研究会報告：：（領域気候；気候変動；気象災害)

第46回メソ気象研究会の報告―擬似温暖化実験のメソ気象研究に対する可能性―

コンビーナー：金田幸恵

１．はじめにビューを皮切りに台風の最大強度や内部構造の将来変

近年，集中豪雨や台風といった極端気象現象に対す化予測研究への活用例，得られた結果を影響評価研究る地球温暖化の影響がしばしば取り上げられている．に繋げた実用例，あるいは広い意味での感度実験とし

たとえば，2013年11月にフィリピンを襲い甚大な被害ての応用例など，領域スケールの気候変動及び台風のをもたらした台風第30号（Haiyan）は，はたして温将来変化予測ともに数多くの可能性が示唆された．た

暖化の影響を受けていたのだろうか．あるいは，もしだし得られた結果を盲信してはならない．木村氏は発仮に Haiyan のような台風が，温暖化が進んだ21世紀

表の中で，擬似温暖化手法は「飼いならされた馬車末に現れたとしたら，どのような最大強度を持ち，ど馬」であり「本当の自然をみせないこともある」と警のような被害をもたらしうるのか．

告した．得られた結果を鵜呑みにはせず，むしろそのこのような問題に取り組む手法の一つとして「擬似ような結果にいたった理由を突きつめることが，研究温暖化実験」が挙げられる．擬似温暖化実験は，再現者としてあるべき姿勢であろう．その意味で，現象に実験と温暖化実験の組み合わせで成り立つ．再現実験

対する造詣が深いメソ気象研究者こそ，この手法に積では，再解析データ等を初期値・境界値に領域モデル極的に触れ，可能性や問題点をあらわにしていくことで力学的ダウンスケール（DDS）実験を実施して対ができればと願ってやまない．

象とする現象を再現する．次に温暖化実験では，この今回のメソ気象研究会では「擬似温暖化実験のメソ再解析データ等に全球気候予測実験等から取り出した気象研究に対する可能性」をテーマに，2016年10月25差分（温暖化時‑現在）を「温暖化差分」として足し日（秋季大会前日）に名古屋大学で開催され，120名合わせたものを初期値・境界値として用いる．昨今，以上の参加者があった．このテーマを選んだ最たる理海 外 で も Hurricane Katrina（2005年）， Sandy

由は「擬似温暖化実験」という手法の認知度をあげる（2012年）といった熱帯低気圧をはじめ，竜巻，洪水，ことであった．その目的は十分果たせたであろう．まwinter storm 等，さまざまな気象現象に対して，こた，普段，メソ気象研究会ではあまりみかけない気候の手法が用いられている．また，そもそも擬似温暖化系・全球モデル系の研究者の顔ぶれも少なからず見受

実験は，領域スケールの気候変動予測の試みの中で生けられたことが，思いがけない収穫であった．最後まれた．に，講演を快諾してくださった講演者のみなさんと積

今回，この擬似温暖化実験の草分け的存在である筑波大学の木村富士男氏をはじめ，この分野で実績があ極的に議論に参加してくださった参加者のみなさんに深く感謝します．

る４名の研究者にご講演いただいた．講演内容の詳細は各講演者にまとめていただいた要旨にゆずるが，レ２．レビュー：擬似温暖化実験
木村富士男（筑波大学)（連絡責任著者）Sachie KANADA，
名古屋大学宇宙地球環境研究所．
skanada＠nagoya‑u.jpⒸ 2017 日本気象学会
2017年２月

全球的な温暖化による気候変動を，特定の地域に絞りより詳細な気候変化を知ろうとする場合，数値モデルによるダウンスケーリング手法がよく利用される．
しかしながら，その元となる大気大循環モデルは，現37

120

第46回メソ気象研究会の報告

在の気候を必ずしも正確には再現していない．このたきっかけであった．その後，Kawaseet al.（2008）や，め，空間詳細な情報を得ようとすると，大気大循環モ

佐藤（2010），Yoshikaneet al.（2012），Adachiet al.

デルの誤差やバイアスについても，空間詳細化するこ（2012）などのご尽力により手法の検証が進んだ．とになり，地域気候の観点からは，そのまま受け入れることが難しい場合もある．
このような問題を軽減しようとする試みの一つが，３．擬似温暖化実験による伊勢湾台風の将来変化
金田幸恵（名古屋大学宇宙地球環境研究所)

擬似温暖化の手法である．この手法の手順については

木村氏は領域気候変動予測への活用例を示したが，前節で述べられているが，第１図に手順を示してお擬似温暖化実験は台風といった個別事例にも適用可能

く．詳しくは，佐藤（2010）の解説を参照するとよである．ここでは，1959年９月，紀伊半島に上陸しい．この解説にあるように，擬似温暖化実験の利点は5,098人もの犠牲者を出した台風第15号（伊勢湾台風）

少なくとも２つある．の例を紹介する．本実験フレーム最大の特徴は，水平第一に再解析データを初期値・境界値に反映させる

解像度５km の４つの領域気象モデルを用いた点であことから，現在気候の再現性が向上する．第二に，現る．さらに気象庁・気象研究所全球大気20km モデル

在気候の再現実験と擬似温暖化実験は，降水などの主による気候実験の結果より４パターンの温暖化差分を要な気象イベントの時空間が概ね一致する．これによ用意し，再現実験とあわせて，各モデル計５本の実験

り個別イベントの将来変化を仮想的に見ることができを実施した．

るだけでなく，気象の統計量である気候値としても，第２図に全実験の最低中心気圧をまとめた．再現実

変動成分の現在と将来の対応関係が良くなり，気候値

験において各モデルで再現された最低中心気圧にはに及ぼす年々変動などによる不確実性が小さくなる．

901hPa〜928hPa と幅がある．とはいえ，すべての擬似温暖化の追加的なメリットは，わかりやすい社

擬 似 温 暖 化 実 験 で 再 現 実 験 と 比 較 し て10hPa〜35

会発信に貢献できることである．たとえば豪雨や降雪

hPa 程度，最低中心気圧が低くなった．つまり，温の将来予測を可視化して一般向けに紹介する際，現在暖化気候下で伊勢湾台風は強度を増すことが高い確度

気象と将来の気象の主要なイベントの時間変化がほぼで示されたことになる．さらに，将来気候における伊同期して進行することから，豪雨豪雪や，積雪の時間

勢湾台風は，単に最大強度を増すだけでなく，より急進行あるいは季節変化の現在と将来の違いを，わかり速に発達することも明らかになった．しかも発達にとやすく連続画像などで見せることができる．

もなう内部構造の変化は，おもに台風中心から半径

擬似温暖化実験は総合地球環境学研究所のプロジェ

150km 以内に限られていた．特に半径100km 以内でクト研究 ICCAP において，トルコにおける地域スケールの気候変動の将来予測に取り組む必要性が生じた際，領域モデルを検証するに必要な観測データが限られていたことから，再解析データを頼りに，将来の地域詳細な気候変化を予測することをめざしたことが

第２図

第１図

38

擬似温暖化手法の手順（川瀬宏明氏提供）．

CReSS， JM A N H M ， M M 5， 及 び・WRFB
WRFA（WRF ボーガス入り）（WRF ボーガスなし）による伊勢湾台
風のシミュレーションにおける最低中心気圧（M CP）．再現 実 験（黒 丸），擬 似温暖化実験（PGW 1，PGW 2，PGW 3，PGW 4：灰色印）及びそのアンサンブル平均（PGWM ：灰色丸）．
〝天気" 64．2．

第46回メソ気象研究会の報告

121

１時間降水量や10m 風速の増加が大きく，発達速度化の進行度に応じて平均的な台風強度は増す傾向にが増すことも考え合わせると，21世紀末には，強い台あった．特に，「強い台風」についてはより強化され風の接近時に強風や降雨の急変により注意が必要な可やすく，A2シナリオの将来変化量は約−25hPa とな能性が示唆される．

り，現在気候の「強い台風」の多くが「猛烈な台風」

質疑応答では，大気場の温暖化差分として温度関連へと強化される可能性がある．一方で興味深いのは，の差分のみ加え風差分は与えていない点が議論を呼ん「猛烈な台風」については，温暖化の進行度に応じてだ．将来気候下，海面水温の上昇とともに，中・高緯さらに台風強度が増大するわけではなく，B1シナリ度の温度傾度が小さくなり，熱帯低気圧の発達・維持オで最も強化される傾向にあった．Emanuel の M PIを妨げる鉛直シアも弱まるとされる．その結果，台風理論（Bister and Emanuel 1998）によれば，台風のの最大強度到達緯度が北上する可能性がある一方，可能最大強度（最大風速の２乗）は海水面温度に比例

Ito et al.（2016）は，傾圧性が弱まることで温帯低気するのみならず対流圏界面温度に反比例する．A2シ圧化が抑えられ暴風が弱まるとした．そもそも温度場

ナリオでは，北西太平洋上の海水面温度はより上昇すの差分だけを与え，風速場をそのままにすれば，温度る一方で（約＋2.3℃/100年），対流圏界面付近（300

風バランスが崩れ実験初期に予期せぬ流れができる恐hPa）の気温もより一層大きく上昇するため（約＋れもある．

6.1℃/100年），対流圏内が安定成層化することで「猛伊勢湾台風実験の場合，風差分を加えた実験も行ったが，強い渦循環を確立していたこと，さらに北緯30烈な台風」の最低中心気圧の低下を抑える結果になったと考察される．

度と比較的低緯度の現象であったためか，進路がややま た，最 低 中 心 気 圧895hPa ま で 発 達 し た 台 風

西にずれた以外，最大強度やその到達緯度等に大きなHaiyan を対象として，高解像度台風モデルを用い差異はみられなかった．傾圧性が深くかかわる領域やて，IPCC 排出シナリオ毎（４ケース）と全球気候モ現象によっては差分の与え方に十分な注意が必要であデル毎（15ケース）の擬似温暖化実験を行い，台風強ろう．また，このように与える差分を取捨選択するこ度の将来変化量に内在する不確実性についても評価しとで，感度実験的側面を持たせることができることもた．排出シナリオ間の最低中心気圧の標準偏差は4.6

擬似温暖化実験の大きな利点といえるだろう．

hPa となる一方で，全球気候モデル間の最低中心気圧の標準偏差は8.9hPa と２倍近くのバラツキがあ

４．台風強度に関する擬似温暖化実験
吉野 純（岐阜大学)
2004年に北西太平洋で発生した全29個の台風の台風強度に関する擬似温暖化実験を行った．ダウンスケー

り，この事例に限って言えば，排出シナリオの不確実性よりも全球気候モデルの不確実性の方が大きいことが明らかとなった．
以上のように，擬似温暖化実験の手法を用いること

リングには，領域気候モデル MM ５をベースとして，自動移動ネスティング，海洋混合層過程，粘性散逸加熱過程，および，波飛沫蒸発過程を組み込んだ高解像度台風モデルを用いている．
第３図に IPCC 温室効果ガス排出シナリオである
B1シナリオ（今世紀末の大気中の二酸化炭素濃度600ppm），A1B シ ナ リ オ（同850ppm），お よ び，A2シナリオ（同1250ppm）に対する台風強度の平均的な将来変化量を整理した．その際，再現実験の強度を元に，最低中心気圧が970hPa 以上（10個）を「弱い台風」，940hPa 以 上970hPa 未 満（計11個）を「強 い台風」
，940hPa 未満（計８個）を「猛烈な台 風」と分類して，それぞれの平均的な将来変化を定量化している（ただし，この分類は気象庁の台風の強さの階級分けとは異なっている）．全台風で比較すると，温暖2017年２月

第３図

IPCC 温室効果ガス排出シナリオ毎の勢力別で平均した最低中心気圧の将来変化量（2090年代‑2000年代）．なお，台風の強度分類は気象庁の台風の強さの階級分
けとは異なる（本文参照）．
39122

第46回メソ気象研究会の報告で，現在気候の台風と将来気候の台風を１対１で容易いにならざるを得ない．ここで，E/A に疑似温暖化に比較でき，今後，台風に対する温暖化適応策を講じの手法を応用すると，現象を表現可能なモデルを動かてゆく上で極めて有効な手法となると期待される．一すことができ，現象の陽な評価が可能になる．この手方で，風差分を加えていない現状の擬似温暖化実験で法を，条件付き E/A（Conditional event attribution）は，中緯度傾圧帯における風の鉛直シアの将来変化をと名付けている．

考慮できておらず，結果の解釈の際には注意を要す

具体的には次のように実験を進める．まず，研究対る．また，温暖化差分を加える際には，力学的バラン象とする事象（これは，短時間予報で表現される）のスを満たすような初期値化手法（例えば，PV Inver-再現を行う．そののち，気候システムにおける熱力学sion を適用するなど）を導入する必要がある．

的な状態（これには水蒸気場も含む）の人為変化の影
響を基本場に入れる．この条件下での個別の事象の起５．条件付きイベントアトリビューション（台風Haiyan のケース）

こり方の変化を高解像度モデルで見ることになる．
ここでは筆者らが行った台風 Haiyan の例を紹介す高薮出（気象研究所)

る．台風予報に当たって大事なポイントは以下の３つ

近年，大循環モデルを用いた確率的イベントアトリである．①発生頻度はどうなる？，②進路はどうなビューション（E/A）という研究が脚光を浴びているる？，そして③発達はどうなる？ これらのうち，こ（森ほか 2013）．これは，現在起きている現象に温暖こで用いている疑似温暖化手法では①発生頻度の変化化の寄与がどれほどあるのかを GCM を100例くらいは既に発生している台風を取り扱うので議論できな

走らせて極端事象の生起確率の変化から論じるものでい．②進路の変化はスペクトルナッジングでがっちりある．有名なところでは2010年のロシアの熱波の評価おさえてあり議論できない．③発達については，環境研究がある（Watanabe et al. 2013）．ただし，同じ場の変化に伴う発達率の差を勘定できるのでこれのみ極端事象でも豪雨・台風と言ったメソスケールの現象評価できる．つまり，この実験を行ったからと言ってとなるとそれらを陽に表現することは GCM では困難

気候変動に伴う変化は限定的にしかわからない．つまになるから，その場合はポテンシャル予報的な取り扱り，その有効性は用途次第ということになる．
さて，895hPa まで発達し た Haiyan の 研 究（Takayabu et al. 2015）である．最悪シナリオに注目するためスーパー台風の再現が可 能 な １km 格 子 WRF
モ デ ル を 用 い た．こ こ では，災 害（Haiyan は タ ク
ロバンに未曽有の高潮災害をもたらした（Tajima et）に着目し，台風al.2014）
発達のメカニズムは追求せずに詳細な高潮モデル（SuWAT：Kim et al.2008)を動かしている．災害に着第４図

40

台風 Haiyan の疑似温暖化実験のデザイン．NAT は自然強制実験，
ALL は現在再現実験の流れ．ここでは，週間アンサンブル予報（60km 格子相当）から，非静力学地域気候モデル（NHRCM ）を用いて20km，５km まで力学的にダウンスケール（DDS）を行い，さらに，双方向ネスティングにより雲解像の１kmWRF にまで DDS を行っている．この出力値で高潮モデル（SuWAT）を動かして高潮の評価を行う（Takayabu et al. 2015より一部改変）．

目した類似研究としてはハリケーン Sandyを対象としたもの(Sweet et al.2013；Lackmann 2015）が既にある．ここでは第４図に示したように，現在再現実験〝天気" 64．2．

第46回メソ気象研究会の報告

123（ALL）と，SST と大気成層を産業革命前に戻したループに分類すると，南向き経路の PL は感度実験で自然強制実験（NAT）を そ れ ぞ れ16例 ず つ 行 い，発生数が大きく減少したが，東向き経路の PL は大き，最大風速の変化を
Haiyan の最低中心気圧（MCP）な変化を示さなかった．このような強制に対する応答調べた．結果は16例中15例で Haiyan は NAT の方での違いは，擾乱自身の構造や発生時の環境に依存する

弱 かった（NAT‑ALL で，MCP：6.44±4.98hPa，ものと考えられる．このように，様々な個性を持つメ

最 大 風 速：−2.89±2.06m/s）．高 潮 は 主 と し て 気

ソ擾乱に対して感度実験を行う際には，対象とした擾圧と風速でドライブされるので，この結果は高潮高の乱の特徴をふまえた上で，応答の物理的根拠を調べる変化にも反映し，タクロバンにて約20％の高潮高の変必要があることが示唆される．

化が導き出された．ここで動かしたような精緻な高潮

２つ目の研究例も同様に領域大気モデルによる過去モデルは詳細な大気モデルの出力を必要とするので，26年間の冬季実験である．冬季に日本海上で発生する

この様な評価は疑似温暖化手法により初めて可能にな

雪雲が日本海側の各地に降水をもたらすことは教科書ったものである．ただし，すでに述べたことだが，にも記載されているが，近年の日本海の海面水温の上

本研究ではフィリピンを襲う台風の頻度解析までして昇は徐々に強まる強制として日本の冬季降水にどのいるわけではないことに注意する必要がある．また，ような影響をもたらしているのだろうか？ Sato and

本研究は文科省の気候変動リスク情報創生プログラム

Sugimoto（2013）は，気候値の海面水温を与えた実により行われたものである．

験と経年変化する海面水温を与えた実験の比較から，海面水温の上昇傾向は，北日本の降水トレンドの符号６．過去の地域気候変化に対する下部境界条件の寄与を変えるほどの影響があることを示している．海面水温上昇が降水量に及ぼす影響は擾乱のタイプによって佐藤友徳（北海道大学)

多様であるはずだが，多くの事例やひと冬という期間擬似温暖化実験手法を用いる大きな利点は，過去にで影響の強さを積算すると，明瞭な応答のシグナルと生じた特徴的な事例を研究対象として採用することがして検出できることを示している．

でき，その事例が温暖化を想定した熱力学場の強制に対してどのような応答を示すのか，という疑問を考察

７．総合討論：擬似温暖化実験の可能性と限界することができる点である．しかしながら，このよう総合討論では，各講演を振り返りつつ「擬似温暖化な条件付きの実験で得られる結果の妥当性を観測デー実験のメソ気象研究に対する可能性」というテーマをタを用いて検証することは容易ではない．そこで本研深化させ，擬似温暖化実験で得られた結果の解釈や温究では，観測データを用いた検証が可能な過去から現暖化予測研究以外への活用等について話し合った．

在までの期間に着目し，局地的な気候およびその変化

吉野氏の講演「台風強度に関する擬似温暖化実験」の要因を調べた．特に題目にある下部境界の寄与に着によると，2013年11月フィリピンを横断し甚大な被害目した．なぜなら，多くのメソ気象モデルでは，現実をもたらした台風 Haiyan を対象に，複数の温室効果的な大気条件を再現するために，側面境界条件を再解ガス排出シナリオに基づく複数の全球モデルを用いた

析データ等でナッジングするのに対し，ドメイン内部気候実験の結果から擬似温暖化実験を実施したとこ

ではメソ擾乱が自由に振る舞うことができ，下部境界ろ，台風強度において，排出シナリオによる不確実性条件の強制に対する応答が明瞭に現れると期待できるより全球モデルによる不確実性の方が大きかった．そためである．

こで，会場から「結局のところ，すべて全球モデルが気象モデル WRF を用いた30年分の冬季実験では，決める境界値問題に帰着するのか．領域モデルでダウモデル出力値を用いてポーラーロー（PL）を客観的ンスケール実験を実施したところで，単に水平格子がに検出し，北海道西岸の日本海に発生する PL の発生細かくなって細かい構造が見えるだけなのか．それと要因について調べた（佐藤・田村 2016）．下部条件のもダウンスケール実験をすることで得るものがあるの寄与を明らかにするために，海氷面積を拡大した実験か」という疑問が投げかけられた．コンビーナーはおよび極東のシホテアリニ山脈を除去した実験のそれ「複数の領域モデルによる擬似温暖化実験で得られたぞれについて，同様の実験を行った．各実験で検出さ将来気候における伊勢湾台風の最大強度の増分は，環れた PL を主な移動方向である南向きと東向きの２グ境場に基づいて見積もられる増分と整合的であった．

2017年２月41124

第46回メソ気象研究会の報告

つまり，これは境界値を供する全球モデルに帰着す

ペンシルバニア州立大学／米国大気研究センター数値モる．ただし，発達速度や構造変化の情報は領域モデルデルから得られる」と回答した．講演者らは総じて，「やはり外側境界（全球モデル）の影響が大きく，領域モデル実験はそれに応答するもの」といったスタンスであった．とはいえ，吉野氏による2004年の全台風の擬
似温暖化実験では，かならずしもすべての台風が強くなるとは限らなかった．また，佐藤氏も海面水温の水平分布を変えた実験で，ポーラーローの応答には個性があることを示した．つまり同じ外側境界の中であっても現象によって応答が異なることが示唆される．こM PI：M aximum Potential Intensity
NHRCM ：NonHydrostatic Regional Climate M odel
気象庁/気象研究所の非静力学地域気候モデル
PV inversion：Potential Vorticity inversion
SST：Sea surface temperature 海面水温
SuWAT：Surge‑WAve‑Tide coupled model 潮汐・高潮・波浪結合モデル
WRF：Weather Research and Forecasting model
NCAR により維持管理されている米国の天気研究・予測モデルのような議論を受けて，総合討論の最後に，木村氏は参 考

以下のように締めくくった．「擬似温暖化実験は，いろいろな結果を出してくるが，解釈に注意が必要である．なぜそうなったのか考えることこそ重要である」．
まさしくその点が研究者の使命であろう．
その他，温暖化差分を足すのではなく引くことにより寒冷化の影響を調査することができるのではないかといった提案や，台風以外に，たとえば豪雨事例等にも活用できないかといったコメントもあり，まさに「擬似温暖化実験の可能性と限界」という総合討論にふさわしい内容となった．
謝 辞
今回の研究会を開催するに当たって，会場の準備・運営をしていただいた名古屋大学の学生ならびに気象学会員の有志のみなさまに感謝します．

文

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Kimura and T. Yasunari, 2008:Downscaling of theclimatic change in the M ei‑yu rainband in East Asia
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略語一覧

Kim, S.‑Y., T. Yasuda and H. M ase, 2008:Numerical

CMIP3：Coupled M odel Intercomparison Project phase３

analysis of effects of tidal variations on storm surges
and waves. Appl. Ocean Res., 30, 311‑322.

CReSS：Cloud Resolving Storm Simulator 名古屋大学
で開発された雲解像モデル

Lackmann, G.M ., 2015:Hurricane Sandy before 1900
and after 2100.Bull.Amer.M eteor.Soc., 96, 547‑559.

DDS：Dynamical Down Scaling 力学的ダウンスケーリ
ング

森 正 人，今 田 由 紀 子，塩 竈 秀 夫，渡 部 雅 浩，2013：．天Event Attribution（イベントアトリビューション）
気，60，413‑414.

GCM ：General circulation model
HadCM 3：Hadley Centre Coupled M odel, version ３

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ICCAP：Impact of Climate Changes on Agricultural

Sato,T.and S.Sugimoto,2013:A numerical experiment

Production system in arid area
IPCC：Intergovernmental Panel on Climate Changeon the influence of the interannual variation of sea

気候変動に関する政府間パネル

surface temperature on terrestrial precipitation innorthern Japan during the cold season.Water Resour.
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JMANHM ：Japan M eteorological Agency NonHydrostatic model 気象庁非静力学モデル

佐藤友徳，田村健太，2016：北海道西岸沖におけるポー

MM ５：Pennsylvania State University / National

ラーローの発生メカニズムに関する感度実験．雪氷研究

Center for Atmospheric Research numerical model

大会，名古屋．
Sweet, W., C. Zervas, S. Gill and J. Park, 2013:Hurri-42〝天気" 64．2．

第46回メソ気象研究会の報告

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2017年２月

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