地理学評論

85‒5

508‒51620121901 〜 2000 年における北太平洋高気圧西縁部の長期変動と日本の夏季気温との関係
永田玲奈＊・三上岳彦＊＊（＊日本大学研究員，＊＊帝京大学文学部）

本研究では，1901 〜 2000 年の 100 年において北太平洋高気圧西縁部の東西・南北変動を示す指数を定義し，その長期変動について明らかにするとともに，日本の 17 地点における夏季気温変動との関係について解析を行った．その結果，北太平洋高気圧の西縁部は過去 100 年に南西方向にシフトしていることがわかった．また100 年を前半 50 年と後半 50 年に分けて比較したところ，前半 50 年と比べて後半 50 年には，高気圧西縁部が北（南）にシフトすると気温が上昇（低下）するという有意な正相関を示す地点が多く見られた．1951 年以降，Paciﬁc-Japan（PJ）パターンの励起と関係が深い，南シナ海と熱帯太平洋西部との間の夏季海面水温の東西傾度と，高気圧西縁部の南北変動との関係が強まっており，PJ パターンが多く発生することで，高気圧西縁部の南北変動と日本の気温との関係が強まったと考えられる．
キーワード： 北太平洋高気圧，長期変動，気温，PJ パターン，海面水温が明らかにしており，熱帯太平洋西部における対流

I は じ め に活動が夏季北太平洋高気圧の東西変動に関係してい日本は北太平洋高気圧の西の端に位置するため，ることを指摘している．

高気圧西縁部の東西・南北変動は日本の夏季天候をNagata and Mikami（2010）では 1958 〜 2000 年

決める上で重要な役割を果たす．特に北太平洋高気の期間で 500 hPa における 5,880 gpm 線西縁部のグ圧の南北変動は日本の気温を大きく左右すること

リッドを定義することで北太平洋高気圧の東西・南が知られている．Nitta（1987）は熱帯太平洋西部

北方向の年々変動を解析し，夏季北太平洋高気圧はにおける高い海面水温（sea surface temperature：1980 年以降南西に拡張していることを示した．さSST）に伴う対流活動の活発化によりロスビー波がらに，永田・三上（2010）は北太平洋高気圧西縁部

励起され，日本付近で高気圧が強まり暑夏となるこにあたる 4 領域の地上気圧平均値を用いて夏季北太とを指摘している．これは PJ（Paciﬁc-Japan）パ

平洋高気圧の長期変化傾向を解析し，高気圧は過去

ターンと呼ばれている．PJ パターンと日本におけ100 年において南西に拡張しておりこの傾向は特にる夏季気温変動との関係については多くの報告がな

1951 年以降に強まっていることを示した．

されており（Wakabayashi and Kawamura 2004；

北太平洋高気圧西縁部の変動を示す指数はYasunaka and Hanawa 2006 な ど ），Kawamura

850 hPa や 500 hPa の高度データを用いたものがほet al.（1998）は熱帯 SST の変化に伴う PJ パター

とんどであり（Lu 2001； Lu and Dong 2001； Sui

ンの励起により，1970 年代後半以降に日本で極端なet al. 2007； Nagata and Mikami 2010 など），その

冷夏・暑夏が頻発したとしている．北太平洋高気圧ため変動が解明されている期間は長くても 40 年程

西縁部の東西変動についても 850 hPa における高度度である．日本の夏季気温・降水量に大きな影響を

データを用いて Lu（2001）や Lu and Dong（2001）

与える北太平洋高気圧西縁部の変動を長期的に明ら̶ 508 ̶かにすることは，将来の日本における気候変動解明に大きな意味を持つ．
そこで，本研究では長期に使用可能な地上気圧
データを用いて，日本の夏季天候に大きな影響を与える北太平洋高気圧西縁部の東西・南北変動を示す
指数を 1901 〜 2000 年の期間で作成しその変動を明らかにするとともに，日本の夏季気温と高気圧との長期的な関係についても解明を行うことを目的とす
る．
II データと解析方法
地上気圧データは英国ハドレーセンターの
HadSLP2（Allan and Ansell 2006） を 使 用 す る．
HadSLP2 は 海 洋・ 地 上 観 測 の 合 計 2,228 地 点 のデータをもとに入念な品質管理とエラーデータや

図1
解析に使用した 17 地点の気象官署
Fig. 1
Locations of 17 weather stations in Japan疑 わ し い デ ー タ の 修 正・ 削 除 を 行 い 全 球 5 度 グ
リ ッ ド に 内 挿 し た デ ー タ で あ り， 他 の 地 上 気 圧

日本の年平均気温を算出するのに使用している 17

データ（Smith and Reynolds 2004 など）との比

地点の気象官署のデータを用いた（気象庁 2002）．

較と , 気候システムの中で重要な現象（Southern

データはいずれも 1901 〜 2000 年の 6 〜 8 月を使用

Oscillation index： SOI，Arctic Oscillation： AO な

した．

ど）が HadSLP2 データでうまく表されていることか

永田・三上（2010）では北太平洋高気圧西縁部

らデータの妥当性が示されている（詳しくは Allanに四つの領域を設定することでその変動について

and Ansell 2006 参照）．海面水温データについて解析を行ったが，本研究では Nagata and Mikami

は ERSST（Extended reconstructed SST； Smith（2010）と同様に西端部のグリッドを定義すること

and Reynolds 2003）を使用した．ERSST データはで北太平洋高気圧西縁部の位置を定量的に示す．こ海洋観測データをもとに，観測データが不十分な場

こでは地上気圧データを用いるため，Nagata and合に適した解析手法を用いて作成された全球 2 度グ

Mikami（2010）とは異なる定義を用いる．地上気

リッドのデータであり，他の長期 SST データ（the圧データを用いて以下の通りに北太平洋高気圧指数

Hadley Centre Global Sea Ice and Sea Surface（North Paciﬁc subtropical high index; NPSHI）を

Temperature； HadISST，Rayner et al. 2003）と定義した（図 2 左）．

SST 変動がほぼ一致していること，ERSST の回転

‒160°
‒35°
1）120°
E, 10°
N（図中の太線で示した領EOF（Empirical Orthogonal Function； 経験的直域）で値が 1,011 hPa 以上でその 5 度西のグリッ

行関数）解析により先行研究と一致するモードが見ドが 1,011 hPa より小さいグリッドを選ぶ（丸でられることが確認されている（詳しくは Smith and

示したグリッド）．

Reynolds 2003 参照）．

2）1）で選んだグリッドのうち一番西の経度にあた

日本の気温については，図 1 に示した気象庁が̶ 509 ̶るものを高気圧西縁部の経度（NPSHI-Zonal1）；

図2

北太平洋高気圧指数（North Paciﬁc subtropical high index; NPSHI）定義の例

左図： 丸は太枠で示した領域において値が 1,011 hPa 以上でその 5 度西のグリッドが 1,011 hPa 未満のグリッドを示す．一番西で値が大きい を NPSHI と定義（図は 1928 年 7 月）．
右図： ′
, ′
, ′
が 1,011 hPa 以上で ″（左図の定義で選ばれた NPSHI）よりも大きく， , , が 1,011 hPa 未満の場合，値が一番大きい を NPSHI と定義（図は 1999 年 8 月）．

Fig. 2

Examples of the deﬁnition of the NPSHI

Left panel：July 1928. The circles indicate the grids that are 1,011 hPa or greater and 5 degrees to the west
the grids are less than 1,011 hPa in the thick framed region. The westernmost grid point is selected as the NPSHI（ ＞ ′）.
Right panel：August 1999. If the following cases are ﬁtted, grid point is deﬁned as the NPSHI. 1）If ′, ′,and ′are 1,011 hPa or greater and higher than ″, which is ﬁtted to the preceding NPSHI deﬁnition（see the left panel）, 2） , , and are less than 1,011 hPa, 3） ＞ , ＞ .

NPSHI-Z）とする（図左の , ′の経度）．

この方法で 1901 〜 2000 年における 6 〜 8 月の各3）2）で取り出した一番西の経度に二つ以上の西縁月について NPSHI-Z と NPSHI-M を定義した．
定義に際しては，1,011 hPa 以外の値を用いたり図部候補が存在する場合は，気圧の値が一番大き
2）い緯度 （図左の ）を選び高気圧西縁部の緯2 左において太枠で示した NPSHI を定義する領域

度（NPSHI-Meridional； NPSHI-M） と 定 義 すを変えたりなどしたが，上記の定義が一番北太平洋

る．この定義により，図左の NPSHI-Z は 140°
E，

高気圧西縁部の変動をよく表していた．

NPSHI-M は 30°
N となる．

III NPSHI の長期変動と日本の気温との関係

本論文では北太平洋高気圧が日本の夏季気温に与える影響について考察を行うため，高気圧が北と南

図 3 に NPSHI-Z および NPSHI-M の夏季（6 〜 8に張り出す場合，南寄りに NPSHI を取ることを防月）平均時系列を示した．NPSHI-Z・NPSHI-M とぐために以下の条件を入れた（図 2 右）．

もに負のトレンドを示しており，北太平洋高気圧は

1）高気圧の西縁部と定義したグリッド（ ″）よりも

近年南西方向にシフトしていることがわかる．

東に 5 度で北に 10・15・20 度のグリッド（ ′, ′,次 に，1901 〜 2000 年 に お け る 17 地 点 の 夏 季′）が 1,011 hPa 以上であり ″よりも大きい．

気 温 と NPSHI-Z・NPSHI-M と の 関 係 を 明 ら か に

2） ′
, ′
, ′
それぞれの 5 度西のグリッド（ , , ）がす る た め に 地 点 ご と に 相 関 係 数 を 算 出 し た（ 図4）．NPSHI-Z で は 有 意 な 相 関 は 見 ら れ な い が，

1,011 hPa よりも小さい．
3） ＞ および ＞ の場合グリッド を高気圧の西縁部と定義する．

NPSHI-M は北日本を中心に気温と有意な正相関を示す地点が確認できる（高気圧が北上すると気温が̶ 510 ̶図3

北 太 平 洋 高 気 圧 西 縁 部 の（a） 東 西 変 動 を 示 す 指 数（NPSHI-Z） と（b） 南 北 変 動 を 示 す 指 数（NPSHI-M）の夏季（6 〜 8 月）平均値の時系列

Fig. 3Time series of summer（June, July, and August）averaged indices that describe（a）the zonal（NPSHI-Z）and（b）meridional（NPSHI-M）variability of the western edge of the NPSH

太破線は 1901 〜 1950 年と 1951 〜 2000 年の平均値を示す．

The heavy dotted lines in（a）and（b）denote the average index for 1901‒1950 and 1951‒2000.

図4

Fig. 41901 〜 2000 年における NPSHI と日本の夏季気温との相関係数（a）NPSHI-Z，（b）NPSHI-M．四角は 5% 水準で有意な相関がある地点を示す．

Correlation coeﬃcients between the NPSHI and summer temperature in Japan from1901 to 2000（a）NPSHI-Z,（b）NPSHI-M. Squares indicate stations with a signiﬁcant correlation at the 5% level.

上がり南下すると気温が下がる）．このことから，急激な変化が生じていることを指摘しており，こ日本の夏季気温は北太平洋高気圧の南北変動に大きの現象はな影響を受けていることがわかる．この結果は，高で，対象期間の 1901 〜 2000 年の 100 年を前半 50気圧の南北変動が日本の夏季気温を大きく左右する年（1901 〜 1950 年； pre50）と後半 50 年（1951 〜

ことを示した Nitta（1987）と一致する．

2000 年； post50）の二つの期間に分けて NPSHI-Z

気候ジャンプと呼ばれている．そこ

Yamamoto et al.（1986）は 1950 年ごろに日本および NPSHI-M の特徴を考察し，日本の気温とのにおける気温・地上気圧・降水量などの気象要素に関係について比較を行う．図 3 に pre50 と post50 の̶ 511 ̶

NPSHI-Z・NPSHI-M の平均値を示した（図中の破かる．pre50 と post50 の平均値の差は - 検定により線）．この図より，pre50 よりも post50 の方が高気NPSHI-Z は危険率 1% で，NPSHI-M は危険率 5% で圧の西縁部は西および南にシフトしていることがわ

有意である．

図5

Fig. 5NPSHI-Z と日本の夏季気温との相関係数（a）1901 〜 1950 年（pre50），（b）1951 〜 2000 年（post50）．

Correlation coeﬃcients between the NPSHI-Z and summer temperature in Japan（a）1901‒1950（pre50）,（b）1951‒2000（post50）.

図6

Fig. 6図 5 と同じ（ただし NPSHI-M）

四角は 5% 水準で有意な相関がある地点を示す．

Same as in Fig. 5 except that it shows the NPSHI-M

Squares indicate stations with a signiﬁcant correlation at the 5% level.

̶ 512 ̶

夏季気温と NPSHI との関係については，図 5・と 南 シ ナ 海 の SST 東 西 傾 度 と NPSHI-Z お よ び

図 6 に気温と NPSHI-Z・NPSHI-M との相関係数を

NPSHI-M との相関係数を pre50 と post50 について

pre50 と post50 についてそれぞれ示した．NPSHI-Z

示した．NPSHI-M との相関係数では，pre50 には有では二つの期間で相関係数が逆になる地点もある

意な相関は認められないが post50 に有意な正相関が，pre50・post50 の両期間において有意な相関をが確認でき，post50 では熱帯太平洋西部（領域 D）

示す地点は見られない．一方，NPSHI-M では pre50の SST が高い（低い）と高気圧は北（南）にシフトには有意な相関を示す地点は 2 地点のみであるがすることがわかる．一方，NPSHI-Z と SST 東西傾

post50 には 14 地点に増えており，100 年間の相関係度との相関については NPSHI-M と同様に pre50 に数よりも有意な正相関を示す地点が増加している．

は有意な相関は見られないが post50 において有意

このことから，post50 には pre50 に比べて北太平洋

な正相関を示している．このことは，領域 D の SST

高気圧の南北変動が日本の夏季気温に与える影響がが高い（低い）と高気圧は東（西）にシフトするこ強くなったといえる．

とを意味する．
以上の結果から，熱帯太平洋西部と南シナ海におIV NPSHI と熱帯における SST 変動

ける SST の東西傾度は post50 における北太平洋高

前節において北太平洋高気圧の南北変動と日本の夏季気温との関係は pre50 よりも post50 の方が強気圧西縁部の東西・南北変動に大きな影響を与えていることがわかった．

いことを示した．北太平洋高気圧の南北変動を大きVく左右するのは熱帯太平洋西部の SST であること

議論が指摘されている（Nitta 1987 など）．Kawamura

IV で述べたように，北太平洋高気圧の南北変動‒15°
et al.（1998）は熱帯太平洋西部（領域 D： 5°
N，

に対する南シナ海と熱帯太平洋西部の SST 東西傾

‒160°
‒15°
‒
140°
E）と南シナ海（領域 C： 5°
N，110°

度の影響は，pre50 よりも post50 に明瞭になって130°E）における夏季 SST の東西傾度（領域 D−C）

い る こ と が わ か っ た． 図 7 に 1901 〜 2000 年 に おの変動が PJ パターンを励起し，日本の夏季天候をける南シナ海と熱帯太平洋西部の SST 東西傾度と大きく左右していることを示している．
表 1 に 1901 〜 2000 年 に お け る 熱 帯 太 平 洋 西 部

表1

1901〜1950年（pre50）と1951〜2000年（post50）
における NPSHI と SST 東西差との相関係数
Table 1
Correlation coeﬃcients between the NPSHI
and SST east-west diﬀerence for 1901‒1950（pre50）and 1951‒2000（post50）

pre50
post50NPSHI-ZNPSHI-M−0. 120. 37＊＊−0. 030. 36＊

図7

Fig. 7

アスタリスク一つ（二つ）は 5%（1%）で有意な相関があることを示す．
One and two asterisks indicate a signiﬁcant correlation at
the 5% and 1% level, respectively.

‒15°
‒130°
‒
領域 C（5°N, 110°E）と領域 D（5°
‒160°
15°
N, 140°E）の夏季 SST 差（領域 D−C）と NPSHI-M の時系列
実線が SST，破線が NPSHI-M を示す．

Time series of the diﬀerence of the summer
‒15°
‒130°
SST between regions C（5°N，110°
E）
‒15°
‒160°
and D（5°N，140°
E；region D minusC）, and NPSHI-M

The solid line indicates the SST, and the dotted line denotes
the NPSHI-M.

̶ 513 ̶

NPSHI-M の時系列を示した．この図から pre50 に明を行った．以下に得られた結果を示す．

は両者の変動は一致していないが，post50 には SST①北太平洋高気圧の西縁部は 1901 〜 2000 年の 100

東西傾度と NPSHI-M の変動が一致する年が多いこ

年に南西方向にシフトしている．
② 100 年を 1901 〜 1950 年（pre50）と 1951 〜 2000とが確認できる．
pre50 と比較して post50 に NPSHI-M と日本の気年（post50）の 50 年に分けて検討したところ，

温との関係が強まった原因については，以下のよう

post50 には北太平洋高気圧西縁部の南北変動をに考えられる．

示す指数と夏季気温に有意な正相関を示す地点① SST 東西傾度は PJ パターンの励起と深く関わっが多く見られた．これは，北太平洋高気圧西縁部ていることが Kawamura et al.（1998）により指が北（南）にシフトすると日本の夏季気温が上昇

摘されており，領域 D の SST が高い（低い）と（低下）することを示す．

熱帯太平洋西部で対流が活発（不活発）となり，③ 1951 年以降，PJ パターンの励起と深く関係して日本付近が高気圧（低気圧）偏差となることを示いる南シナ海と熱帯太平洋西部との間におけるしている．pre50 についてはデータが存在しない

夏季 SST の東西傾度と，高気圧西縁部の南北変ため post50 の対流活動と比較検討することは難動との関係が強くなっており，PJ パターンが多しいが，SST 東西傾度と NPSHI-M は正相関なのく発生することで，北太平洋高気圧西縁部の南北で，領域 D の SST が高い（低い）と高気圧が北変動と日本の夏季気温との関係が強まったと考に張り出す（南下する）こととなり，Kawamura

えられる．

et al.（1998）と一致する．

今後は，北太平洋高気圧の変動と日本の降水量と② SST 東西傾度と高気圧の南北変動を示す指数での関係について解明を進めたい．

ある NPSHI-M の相関が pre50 よりも post50 に
強 い と い う こ と は，pre50 よ り も post50 に PJ

作図には GMT（The Generic Mapping Tools）を使パターンが発生しやすかったことが考えられ用した．貴重な御意見をいただいた気象研究所の石原幸司主任研究官（現在は国土交通省総合政策局環境政策

る．PJ パターンは北太平洋高気圧の南北変動課）に深く感謝の意を表します．なお，本稿の一部はに大きな影響を与えていることが知られている

2008 年 5 月と 2009 年 5 月の日本気象学会春季大会にお（Nitta 1987）．

いて発表した．

③ 以 上 の こ と か ら，pre50 よ り も post50 に PJ パ
ターンが多く発生することで，高気圧西縁部が北（南）にシフトすると気温が上昇（低下）するという日本の気温と高気圧の南北変動との関係が2011 年 2 月 4 日）

（受理2012 年 6 月 9 日）

注1）北太平洋高気圧西縁部の東西方向の変動を表す指数
で あ る た め zonal と い う 表 現 を 用 い た．Nagata and強まったと考えられる．
VI 結

（投稿

Mikami（2010）においても高気圧西縁部の東西方向の変動を示す指数を SHI （subtropical high index）の論

zonal component としている．

本研究では 1901 〜 2000 年の 100 年において北太2）図 2 に 1,011 hPa コンターを示しているが， ′と平洋高気圧の東西・南北変動を示す指数を定義しその長期変動について明らかにするとともに，日本の17 地点における夏季気温変動との関係について解̶ 514 ̶比較すると地上気圧の値が大きいをの緯度の付近でコンターが西に延びていることがわかる．高気圧西縁部と定義された経度に二つ以上の西縁部候補が存在する場合，一番大きい緯度を選んだ方が北太平洋高気圧西縁部，つまり一番西の端を定義することを目的としている本定義

にあっていると判断した．

文

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Geographical Review of Japan Series A 85‒5 508‒516 2012

Long-Term Variability of the Western Edge of the North Paciﬁc Subtropical High and
Its Relation to Summer Temperatures over Japan, 1901–2000
NAGATA Rena＊ and MIKAMI Takehiko＊＊（＊Nihon University, ＊＊Faculty of Liberal Arts, Teikyo University）
The long-term variability of the western edge of the North Paciﬁc subtropical high（NPSH）and its relationship to summer temperature variability at 17 weather stations in Japan were investigated for the period
from 1901 to 2000. Using the Hadley Center sea level pressure dataset（HadSLP2）, we developed NPSH
indices（NPSHIs）to describe both the zonal and meridional variability of the western edge of the NPSH.
The NPSHIs revealed that the western edge of the NPSH had shifted southwestward over the past 100
years. This study contrasts the correlation of temperatures over Japan with NPSHIs between 1901‒1950（pre50）and 1951‒2000（post50）. In the post50, a signiﬁcant positive correlation between temperature andthe meridional displacement of the western edge of the NPSH was observed at the most stations, whichindicates that temperatures over Japan increase（decrease）when the western edge of the NPSH shifts
northward（southward）. In the pre50, in contrast, a signiﬁcant positive correlation between temperatureand the meridional displacement of the western edge of the NPSH was found at only two stations. In the
post50, a strong relationship between the meridional displacement of the western edge of the NPSH andthe east-west gradient of summertime sea surface temperature（SST）between the South China Sea andthe tropical western Paciﬁc east of the Philippines was observed, while there was no signiﬁcant connection
between them in the pre50. The Paciﬁc-Japan（PJ）pattern, which aﬀects meridional displacement of thewestern edge of the NPSH, is closely related to the east-west gradient of summertime SST across thePhilippines. It is thus considered that the PJ pattern is excited frequently in the post50, which may aﬀect
the relationship between the meridional displacement of the western edge of the NPSH and summer temperatures over Japan.
Key words: North Paciﬁc subtropical high, long-term variability, temperature, Paciﬁc-Japan pattern, sea
surface temperature̶ 516 ̶