気象庁気象研究所における気候変動予測研究の過去・現在・未来
尾瀬 智昭(気象研究所・気候研究部）

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

１． はじめに （国内外の動き）• 1979年 世界気象機関（WMO)による第１回世界気候会議開催• 1988年 気候変動に関する政府間パネル（IPCC）発足• 1990年 IPCC第１次評価報
告書（時岡、2015）～• 2013年 IPCC第5次評価報
告書「地球温暖化は確実」• 2015年 ＣＯＰ２１で「パリ協定」を採択• 1978年 気象研究所で気候モデルの開発始まる• 1981年 気象庁に気候変動対策室、1996年 気候情報課• 1997年 国連気候変動枠組み条約第3回締約国会議（COP3）「京都議定書」• 2005年 気象庁に地球環境・海洋部• 2015年「気候変動の影響への適応計画」を閣議決定

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

気象庁気象研究所による気候変動予測研究の意義• 地球温暖化の影響は、人類、国、産業、地域社会の将来を左右しかねない、国際的にも国内的にも重要な課題。
• 日本として、独自の予測情報を持つ必要がある。 IPCCを通じた国際協力にも貢献。
• 気象庁は、行政機関として客観的な予測情報を継続的に安定して提供する必要がある。
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

２． 天気予報と気候の予測
似て非なる予測原理
今日から始まる大気の運動の予報でなく、長期間にわたる大気の平衡状態を予測

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

気候予測の道具

気象研究所・気候モデルの開発
MRI‐GCM‐I （Tokioka et al.,1984）
気候を支える全要素をプログラム化して組み立てる

スーパーコンピュータで計算
出力例 「夏の気圧配置」

太陽光
CO2やオゾンモデル

降水と雲
大気の運動

放射と雲

海洋
海氷

陸面
雪観測
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エネルギー収支が決める地球の気温
強まる温室効果
宇宙へ逃げるエネルギーが約１W/m2 少ない

CO2増加のシナリオが決める地球の将来

20世紀
21世紀
1900年

CO2など温室効果気体
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

2000年

2100年

（Yukimoto et al. 2006)

雲のモデル化： 降水と放射多様で複雑な雲（雨、雲量、放射特性）

雲氷量の気温依存性
中高緯度

熱帯

H27気象研成果発表会（2016.3.24）（Ose 1993)

気象庁気象研究所における

３． 過去の気候変動予測研究(～2000年）
もしほんとうに地球温暖化が起きたら地球の気候はどうなる？
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

現在と２倍CO2時で比較

将来は広く弱い雨から 集中する強い雨に変化
Noda＆Tokioka（1989）

1時間
降水量

将来

(ミリ/日）

４現在
３

降水面積（%）

２３０

４０

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５０観測と一致 （雨日数の20世紀長期変化）
日本の大雨の長期変化（１９０１〜２００９，国内５１地点）

大雨
日数> 200mm/日増加+33%/100年> 50mm/日

１９００> 100mm/日

藤部2011+21%/100年> 20mm/日> 10mm/日> 1mm/日-8.8%/100年-15.4%/100年

２０００
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

降水日数減少縦軸は１地点あたりの年間日数現在と２倍CO2時で比較

モンスーン風は弱いが、雨は増加
Kitohほか(1997)

風の将来変化アジア
モンスーンの風

降水量の将来変化
変化は逆増加

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増加

「暑いだけじゃない地球温暖化」

水蒸気の増加とモンスーン循環の弱化
弱まる
現在将来循環モンスーン循環IPCC 2013

雨 増加

水蒸気増加
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気象庁気象研究所における４． 現在の気候変動予測研究(2000年～現在）
計算機の発達と精緻化するモデル
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

精緻化するモデルーその１多自由度で複雑な気候をそのまま表現する 忘れていることや間違いがないか心配 気候モデルから 地球システムモデルへ

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

1980年代まで温暖化が目立たなかった理由（20世紀再現実験 気候モデルMRI‐CGCM2, Yukimotoほか2006)
CO2増加＋エーロゾル
エーロゾルの効果を調査（火山など＋人為起源）
硫酸塩、有機炭素、黒色炭素、硝酸塩、ちり等

エーロゾル
なし

モデル
CO2 毎年1%増加

CO2変化なし

観測
1850年

1900年

1950年

2000年

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

2000年
エーロゾル
あり

2100年

エーロゾルの効果は 冷却（20世紀再現実験 IPCC 2013)
CO2増加＋エーロゾル（火山など＋人為起源）

エーロゾルを無視した実験

観測

観測
1900年

2000年

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

1900年

2000年

気象研究所 地球システムモデル （Yukimoto et al, 2012）
MRI-CCM2MASINGAR-mk2

大気化学モデルエーロゾルモデル
MRI-CGCM3

陸域生態系
炭素循環過程MRI-AGCM3大気大循環モデル

大気陸面・植生

氷床モデル

氷床上
積雪湖

河川

海氷
カップラー ‘Scup’

雲微物理過程放射過程：

生物地球化学
炭素循環過程海洋
海洋大循環モデル
MRI.COM H27気象研成果発表会（2016.3.24）

IPCC第５次評価報告書（IPCC-AR5）への貢献

2014年2月
行本

CMIP5実験データ

世界中の研究者

執筆

執筆・レビュー

ESG（Earth System Grid）
データ・ポータル

論⽂

引⽤

気象庁業務への貢献（気象庁の国際貢献）

IPCC
評価報告書

実験データのモデル別利⽤数

⼀つの検索の例
CMIP5のWebページによる検索※すべて網羅しているわけではない。また、投稿中も含む

MRI-CGCM3 186件は第３位︕
MRI-ESM1
26件 49位
MRI-AGCM3.2S 26件 49位
MRI-AGCM3.2H 25件 51位

IPSL‐CM5A‐LR
CanESM2
MRI‐CGCM3
HadGEM2‐ES
MPI‐ESM‐LR
CNRM‐CM5MIROC5
NorESM1‐M
CCSM4CSIRO‐Mk3.6.0
INM‐CM4MIROC‐ESM
BCC‐CSM1.1
GFDL‐ESM2M
IPSL‐CM5A‐MR
HadGEM2‐CC
GISS‐E2‐R
GFDL‐ESM2G
MIROC‐ESM‐CHEM
GFDL‐CM3GISS‐E2‐H
HadCM3
ACCESS1.0
MPI‐ESM‐MR
FGOALS‐s2
FGOALS‐g2
IPSL‐CM5B‐LR
MIROC4h
MPI‐ESM‐P
EC‐EARTH

200180160140120100806040200

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精緻化するモデルーその２
天気予報のための高分解能大気モデルを利用

アジア、日本そして日本各地の地球温暖化による影響を評価
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高分解能大気モデルで影響評価研究
文科省革新プログラム（H19‐H23）など（Kitoh et al. 2009 HRL）

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高分解能大気モデルによる将来予測実験のある日
世界全体20㎞－＞東アジア5㎞－＞日本2㎞

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世界最高レベルのモデル精度
ー降水分布再現性の数値評価ー
モンスーン降水メトリック(B. Wang et al. 2011)
AM： 年平均

量的な誤差

領域: 45S-45N
観測: (GPCP+CMAP)/2

高精度

空間分布の再現性
遠藤 2015

H27気象研成果発表会（2016.3.24）● 20kmYS● 60kmYS● 60kmAS● 60kmKF○ CMIP5 AGCMs＋ CMIP5 AOGCMs

アジアの降水量の将来予測 （IPCC 2013）
CMIP3 と CMIP5 と 気象研究所大気モデル

夏

冬

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

日本の降水量の将来変化(６月）
観測

観測のトレンド(Endo, 2011, SOLA)

全球20km現在

将来将来変化領域5km
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Kanada et al., 2012, JMSJ

高分解能モデルによる台風の将来変化予測

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

熱帯低気圧の強度別分布図
アジア

北米

観測

アフリカ
南米

TL959L60

モデル①
TL959L64

モデル②
（改良版）
Murakami et al.,2012, J.Climate

H27気象研成果発表会（2016.3.24）

将来25年間ー現在25年間

H. Murakami et al., 2012

熱帯低気圧ひん度の将来変化予測

H27気象研成果発表会（2016.3.24）
１２のモデル実験の多数決：＋は１０以上の符号が一致

強い台風が増加、弱い台風は減少（モデル①の例）

年平均台風数

Murakami et al.,2012, J.Climate

現在
将来● 有意に増える● 有意に減る

将来変化

最大風速 (m/s)
台風の発生数は減るが、いったん発生すると、発達に必要な水蒸気
H27気象研成果発表会（2016.3.24）が（気温が高いと）多いため、最大風速は強くなるまとめ（１）「もしほんとうに地球温暖化が起きたら」の時代から気象研究所が果たしてきた役割• 気候変動を危惧する世界の動きに対応して、地球温暖化予測研究を国内で最初に実施• 必要なスーパーコンピュータの整備と気候モデルの開発• 研究成果はIPCC第１次評価報告書から貢献
ー＞国際的な緩和策へ• 精度の高い高分解能モデルの開発と台風や地域の将来予測研究を実施
ー＞国内外の適応策へ
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

気象庁気象研究所における

５．これからの気候変動予測研究
まだまだ残る問題
・計算機の発達とともにモデル精緻化
・少し落ち着いて解析
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

世界気候研究計画（WCRP)が示す

今後の気候変動予測研究の課題（１）雲と温暖化感度（２）雪氷の減少（３）台風・大雨など極端気候の増加（４）海面水位上昇の地域性（５）水の利便性の変化（６）10年スケールの気候変動予測（+）地域の気候変化
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

まとめ（２）「地球温暖化が疑いようのない事実となった」時代から気象研究所が果たしていく役割
 最新の天気予報モデルに基づいた気候モデルの開発と予測実験の更新
ー＞雲解像モデルによる、降水と雲の詳細な表現
 気候変動の監視・解析： 予測と観測のトレンドが一致すれば、信頼度は急上昇。
 メカニズム研究による予測の定性的な理解と説明
H27気象研成果発表会（2016.3.24）

地球温暖化はこれから本格化？
（IPCC 2013)

H27気象研成果発表会（2016.3.24）