5/25/2010 極域・寒冷域研究連絡会

冬季東アジアモンスーンの変動
変動要因を探るを探川村隆一
富山大学大学院理工学研究部

背景①： 平成18年豪雪の複合要因●豪雪発生の主要因はENSO? それともAO?
●冬季東アジアモンスーン近傍の二種類の導波管・寒帯前線ジェット（subpolar route)・亜熱帯ジェット（subtropical
亜熱帯ジ ット（subtropical route）

2005年12月16日の外向長波放射量（OLR）及び200hPa高度偏差（長周期成分）

AO?

ENSO?

ENSO, NAOなどの遠隔影響

冬季モン
スーンの強
ス
ンの強
化

降雪をもたらす総観規模擾乱群

局地的な大雪

爆弾低気圧
の日本近海
への集中化

北信越地方
を中心に
大雪発生
???

Yoshiike and Kawamura (2009)

少雪月

多雪月

12月

1月

2月

線：経路 丸印：最大発達率の位置 ሺ丸の大きさ：最大発達率ሻ
山下ほか(2010): 爆弾低気圧の集中化と北陸地方の大雪の発生について．日本気象学会2010年春季大会講演予稿集，P302.

SLP, 500-hPa height and 200-hPa stream function anomalies
regressed
d ontot th
the winteri t monsoon iindexdsubtropical route
Watanabe (1990)によって定義されたモンスーン指数●Teleconnections
through subpolar andsubtropical routes play an active role in the
East Asian winter monsoon variability.
y●We highlight the dominant modes that
account for the variability of the Asian jet overSouth Asia.

subpolar route

Sakai and Kawamura (2009)

背景②： アジアジェットの変動とENSO●冬季はアジアジェットが南偏するため,熱帯対流活動の直接的影響を受けやすい.
●ENSOの遠隔影響を受けやす
くなる.

EOF domain

・EOF1は帯状偏差パターン(zonally symmetric response)
・EOF2は東西非対称偏差パターン
東西非対称偏差 タ(zonally asymmetric response)

共にENSOと関連した遠隔応答であるが どちらが効率的に東アあるが，どちらが効率的に東アジアモンスーンに影響を与えるのか？

アジアジェット域の200hPa高度偏差にEOF解析を適用（ベクトルは波活動度フラックス）

200‐hPa height
A northnorth-south
south dipole structure of negative
anomalies over the central Pacific is atypical signature of ENSO response.

99
95
95
99

OLR & veclocity potential[%]

A negative anomaly expands westward into
the tropical Indian Ocean from thePhilippine Sea, while a positive one isindicated over the central Pacific.

SST
The SST anomaly distribution exhibits atypical pattern of La Nina mature phase.

99

EOF1 accounts for the major dynamic response of
the Asian jet over South Asia to ENSO at its
maturephase, inwhichis geopotential
called the zonally
Composite differencse(a) 200-hPa
height,(b) OLR and(c) SST between the positive
symmetric
response.
and negative phases of EOF1.

95
95
99
[%]

200‐hPa height
A negative anomaly is dominant in thevicinity off Japan.

99
95

OLR & velocity potential

95
99

A negative OLR (divergent) anomaly
appears over the Philippine Sea, whereas apositive (convergent) anomaly covers thetropical Indian Ocean.

[%]

Such an east-west seesaw pattern implies
an anomalous Walker circulation cell, which
is often seen at the growth phase of ENSO.

SSTThe SST anomaly distribution indicates a
La Nina-like situation, but their magnitude
is not veryy large.
g99

EOF2 also captures the response of the Asian jet
to anomalous convective heating in the tropics,
tropics
Compositein (a)
200-hPa asymmetricgeopotential
which isdifferencse
called thezonally
response.
height, (b) OLR and (c) SST between the positive
and negative phases of EOF2.

95
95
99
[%]

Regional features in East Asia related to EOF2
EOF2 (+)

EOF2 (-)

Composite anomalies in 850-hPa temperature and wind vector at the positive and negative
phases of EOF2. Also denoted are climatological 850-hPa temperature distributions.
Sakai and Kawamura (2009)

Whenaretheatresponseof different
the Asiantyped
jet to responses
anomalous ofconvective
There
least two
asymmtericasymmteric,the stationary
affect thetheheating
Asian isjetzonallyto tropicalconvective
forcing i.e.,
forcing,
iwavese
Asiansymmetricwinter monsoon
circulation throughthe subtropicaltheEastzonally
and asymmetricresponses.
waveguide over South Asia.

Rossby wavetrain
Asian jet variability

EOF1

EOF2

Zonally elongatedconvective heatingg

Convective heating localized
in the Philippine
ppSea

Tropical convection

Mature phase (Jan.-Feb.)

Developing phase (Dec.)

Time evolution of ENSO

East Asian
Wintermonsooncirculation

新たな疑問Q1. 西太平洋〜インド洋の熱帯対流活動がどのような地理的分布を示す時に大きな影響を与えるのか？
地理的分布の卓越パターンの理解

Q2. ENSOの影響の与え方は単Q2ENSOの影響の与え方は単一のプロセスか？
のプロセスか？ 複数のプ
ロセス（あるいは複数のルート）は存在しないのか？
Q3. エルニーニョ/暖冬は明瞭だが、ラニーニャ/寒冬は必ずしも明瞭ではない。非対称的な応答がみられるのはなぜか？

背景③：熱帯インド洋の大気海洋相互作用
Q1. 西太平洋〜インド洋の熱帯対流活動がどのような地理的分布を示す時に大きな影響を与えるのか？
ENSO, IOD, WES

少なくとも二種類の大気海洋結合現象が存在する．IOD，WES共にENSOとの従属性、独立性に関して議論がある．
・Indian Ocean Dipole (IOD) mode
東西非対称、夏季〜秋季に卓越、ocean dynamicsが重要（Saji et al., 1999; Webster et al., 1999; Yamagata et al., 2004)

・Wind-Evaporation-SST (WES) feedback-driven mode
赤道非対称、冬季〜春季に卓越、surface heat fluxが重要（Xie and Philander, 1994; Kawamura et al., 2001; Wu et al., 2008)

寒候期の外向長波放射量（OLR)偏差にEOF解析を適用
EOF domain
EOF1は確かに主要な
ENSOシグナルを捉えているが，IODやWESは見られない．

Fig. A (a) Global feature of thecomposite differences in thefiltered 200-hPa velocity
potential and OLR between thepositive and negative phases of
EOF1 (former minus latter). The
contour interval for the velocity
potential and the OLR is 1.5x106
m2s-1 and 12 W m-2, respectively.
(b) As in (a) but for the filtered
SST and 850-hPa wind vector.
The contour interval is 0.3 K withthe zero contour suppressed.
The reference arrow is 4 m s-1.

直交性の制約があるた
め、EOF2はENSOとは無関係に見える．しかし、や
はりIODやWESは見られない．

EOF2はENSOの遷移期のパターンを説明している？

Fig. B (a) Global feature of thecomposite differences in thefiltered 200-hPa velocity
potential and OLR between thepositive and negative phases ofEOF2(former minus latter). The
contour interval for the velocity
potential and the OLR is 1.5x106
m2s-1 and 12 W m-2, respectively.
(b) As in (a) but for the filtered
SST and 850-hPa wind vector.
The contour interval is 0.3 K withthe zero contour suppressed.
The reference arrow is 4 m s-1.

自己組織化マップ（Self-Organizing Map: SOM＊)
5 x 5 Map (25 nodes)

OLR

L Nina?
La
Ni ?
*SOM: 競合学習型ニューラルネットワークを用いた非線形解析手法

El Nino?
Ni ?

エルニーニョ・ラニーニャ現象に密接に関連するノードに注目
El Nino type(node 10, node 20)

La Nina type(node 1, node 11, node 21)

5x5 SOM

Fig. C (a) Pattern frequencies (%) for positive EOF1 events when the scorei greater
is
t
th
than
10
1.0.
H
Heavy
and
d light
li ht shadingsh diddenotet largelandd smallll
percentages, respectively. (b) As in (a) but for negative EOF1 events when
the score is less than -1.0.

EOF位相空間に投影された５つのノード（エルニーニョ型とラニーニャ型）

La Nina type・EOF2もENSOシグナル
グの一部を説明している
・EOF1はIODとWESが混在したモードではないのか？

El Nino typeFig. D Two-dimensional plot of five ENSO-related nodes projected on thephase space of the leading two modes (EOF1 and EOF2).

Node 10: El Nino type (El Nino + positive IOD)
季節依存性：
10, 11月に出現する傾向
インド洋では，正のIODイ
ヴェントが見られる．El Ninoと結合したパターン

Fig. E (a) Composite anomaly
patterns in the filtered 200-hPa
velocity potential and OLR for node
10 from October to December(OND) The contour interval for(OND).
the velocity potential and the OLR
is 1x106 m2s-1 and 5 W m-2,
respectively. (b) As in (a) but for
the filtered SST and 850-hPa windvector. The contour interval is 0.2
K with the zero contour suppressed.
The reference arrow is 3 m s-1.

月別出現比率Oct: 34.8% Nov: 34.5% Dec: 14.8%

Node 20: El Nino type (El Nino + positive WES)
季節依存性：
2, 3月に出現する傾向
インド洋では，赤道非対称偏差が見られる（正のWES）．
El Ninoと結合したパターン

Fig. F (a) Composite anomaly
patterns in the filtered 200-hPa
velocity potential and OLR for node
20 from January to March (JFM).
The contour interval for thevelocity potential and the OLR is
1x106 m2s-1 and 5 W m-2,
respectively. (b) As in (a) but for
the filtered SST and 850-hPa windvector. The contour interval is 0.2
K with the zero contour suppressed.
The reference arrow is 3 m s-1.

月別出現比率 Jan: 18.8% Feb: 41.6% Mar: 39.6%

Node 1: La Nina type
季節依存性：
12月中心に出現する傾向
インド洋では，顕著な偏差は見られない．
↓
熱帯インド洋との結合は弱い

Fig. G (a) Composite anomaly
patterns in the filtered 200-hPa
velocity potential and OLR for node
1 from November to January (NDJ).
The contour interval for thevelocity potential and the OLR is
1x106 m2s-1 and 5 W m-2,
respectively. (b) As in (a) but for
the filtered SST and 850-hPa windvector. The contour interval is 0.2
K with the zero contour suppressed.
The reference arrow is 3 m s-1.

月別出現比率

Nov: 15.2% Dec: 25.1% Jan: 21.4%

Node 11: La Nina type

（平成18年豪雪時に出現）

季節依存性：
11, 12月に出現する傾向
インド洋では，負のIOD
イヴェントは見られない．
↓
Node 10の反転パター
ンではない．

Fig. H (a) Composite anomaly
patterns in the filtered 200-hPa
velocity potential and OLR for node
11 from November to January(NDJ) The contour interval for the(NDJ).
velocity potential and the OLR is
1x106 m2s-1 and 5 W m-2,
respectively. (b) As in (a) but for
the filtered SST and 850-hPa windvector. The contour interval is 0.2
K with the zero contour suppressed.
The reference arrow is 3 m s-1.

月別出現比率

Nov: 42.5% Dec: 24.0% Jan: 5.5%

Node 21: La Nina type (La Nina + negative WES)
季節依存性：
1〜3月に出現する傾向
インド洋では，赤道非対称偏差が見られる（負のWES）．
La Ninaと結合したパターン↓
Node 20の反転パターンに対応する．

Fig. I (a) Composite anomaly
patterns in the filtered 200-hPa
velocity potential and OLR for node
21 from January to March (JFM).
The contour interval for thevelocity potential and the OLR is
1x106 m2s-1 and 5 W m-2,
respectively. (b) As in (a) but for
the filtered SST and 850-hPa windvector. The contour interval is 0.2
K with the zero contour suppressed.
The reference arrow is 3 m s-1.

月別出現比率Jan: 24.0% Feb: 29.3% Mar: 25.5%

エルニーニョ型・ラニーニャ型のノードに対する
アジアジェット及び冬季東アジアモンスーンの遠隔応答●ラニーニャ型の中で，node11が最も冬季東アジアモンスーン変動に影響を与えている．
●エルニーニョ型のnode20は対流圏上層の循環場では冬季モンスーンへの影響が弱い．
La Nina typeFig. J (a) Composite maps ofthe filtered 200-hPa
200 hPa
geopotential height anomalies
for node 1 during NDJ. The
contour interval is 10 m withthe zero contour suppressed.
Wave activity fluxes are shownat the same level. The
reference arrow is 15 m2s-2. (b)As in (a) but for node 11 during
NDJ. (c) As in (a) but for node
20 during JFM. (d) As in (a)but for node 21 during JFM.

El Nino type

La Nina typezonal asymmetricresponse

La Nina typezonal symmetricresponse

ほぼ反転パターンエルニーニョ型・ラニーニャ型のノードに対する
日本付近のモンスーン気流と気温の変化●ラニーニャ時には，初冬に多いnode11のような熱帯対流活動の空間パターンになると アジアジェットを導波管として定在なると，アジアジェットを導波管として定在
ロスビー波束が伝播しやすく，結果的に冬季モンスーンの強化をもたらす．

La Nina type●エルニーニョ時には，晩冬に多いnode●
時には 晩冬に多い d20のような熱帯対流活動のパターンになると，（アジアジェットを介するテレコネク
ションは不明瞭であるが ）フィリピン東方
ションは不明瞭であるが，）フィリピン東方の下層高気圧が強化されて，冬季モンスーンが弱化する（Wang et al., 2000他）． El Nino type

冬季モンスーンの非対称的な応答
Fig. K (a) Composite maps of the filtered 850-hPa
temperature anomalies for node 1 during NDJ. The
contour interval is 0
0.2
2 K with the zero contour suppressed
suppressed.
Horizontal wind vectors are shown at the samewarm
level. advectionThe
reference arrow is 1 m s-1. (b) As in (a) but for node 11
during NDJ. (c) As in (a) but for node 20 during JFM. (d)As in (a) but for node 21 during JFM.

La Nina typecold advection
La Nina type

5/25/2010 極域・寒冷域研究連絡会

La Nina/Strong monsoon

early winterS
Summary

C
A

1.

2.

ENSOの位相に関して，西太平
洋〜インド洋の熱帯対流活動
は強い非対称性をもっているは強い非対称性をもっている．
ENSO強制による冬季東アジア
モンスーンの遠隔応答も，結果的に，非対称性の強い応答となっている．
Node 11

非対称性
・上層起源
上層起源 vs 下層起源
・初冬 vs 晩冬
・日本全域 vs 主に南部

cold
Enhancedconvection

Upper troposphere

El Nino/Weak monsoon

Clate winter

C

warm

A
Suppressed convection

Node 20

Lower troposphere200hPa流線関数&OLR

2009/10冬季の様子は？
前半 寒冬、後半 暖冬
前半は寒冬、後半は暖冬

850hPa流線関数&OLR

・前半は，アジアジェットに沿う波列は見られるが熱帯対流活動の強化
は必ずしも顕著ではない。
・後半は，El
後半は El Nino時の典型的な暖Ni 時の典型的な暖冬例であり，node20に類似。
気象庁異常気象分析Webより

■冬季東アジアモンスーン変動とENSO
Sakai, K., and R. Kawamura (2009): Remote response of the East Asian
winter monsoon to tropical forcing related to El Nino-Southern Oscillation.
J. Geophys.
Gh Res., 114, D06105,
06 0 doi:10.1029/2008JD010824.
d i 0 029/2008 0 082■ENSO起源のインド洋〜西太平洋の熱帯対流活動（SOM解析）
S k i K.,
Sakai,K R.
R Kawamura,
K
and
d Y.
Y Iseri
I i (2010):(2010) ENSO
ENSO-inducedi dd tropicalt i lconvection variability over the Indian and the Western Pacific Oceans
during the northern winter as revealed by a self-organizing map.

Submitted to JJ. Geophys.
Geophys Res.
Res

■冬季東アジアモンスーン変動と日本近海の爆弾低気圧活動
Yoshiike S.,
Yoshiike,
S and R.
R Kawamura (2009): Influence of wintertime largescale circulation on the explosively developing cyclones over the western
North Pacific and their downstream effects. J. Geophys. Res., 114,
D13110, doi:10.1029/2009JD011820.

ご清聴ありがとうございました
E-mail: kawamura@sci.u-toyama.ac.jp
研究室URL: http://www.sci.u-toyama.ac.jp/earth/j-kawamura/labo.html