1．エル・ニーニョの実態

注) この二つのハイライトにある極端な(extreme)は，極端に大きなという意味である．

見延 庄士郎（海洋気候物理学）
予習課題1．
今週の授業の前に，「エルニーニョ」「ラニーニャ」でニュース検索(googlenews検索など)を行い，また以下のサイト気象庁のサイトで今後の予測を確認しましょう．．
気象庁エルニーニョ監視速報
現在JAMSTECのネットワークトラブルのためサービス停止していますが，以下のサイトも大変有用です
JAMSTECの季節ウォッチ（エルニーニョを含む季節予報の解説です）

予習課題2．2枚目のスライドを読み，空白に適切な語を入れること．

http://www.natureasia.com/jajp/nclimate/pr-highlights/9023

予習課題はともに提出不要です

http://www.natureasia.com/jajp/research/highlight/9704

地球温暖化にともなって，極端に大きなエル・ニーニョの頻度は 増加
し，極端に大きなラ・ニーニャの頻度は 増加 する．
12

平均と標準偏差（一つの変数の特徴）

本日の内容∗ 平均( , µ)：x=∗ まず準備に，平均・標準偏差・相関を復習する．

1 N
 x ( n)N n =1∗ 標準偏差(s, σ) ：ばらつき具合，振幅を表す．

∗ 代表的な気候変動モードである，エルニーニョの特徴を，一連のデータを検討することで明らかにしよう．
∗ 最後に皆さんに模式図を作ってもらいます．

x '(n) = x(n) − xs=3

1 Nx '(n) 2N n =1

平均

標準偏差

ちなみに
値 − 平均偏差値 =10 + 50
標準偏差
偏差値が60なら，平均よりも1 標準偏差大きい
4

1

10.5

0.5

00yy

相関

相関係数=0.70

-1
-1

1-0.5

00.5

相関係数=0.00

-1-1

1

線形関係
10.5

00y0.5-0.5-1-1相関（２つの変数の間の関係）∗ 相関 (r)：関係の強さを表す無次元量．
∗ -1≤ r ≤ 1 ．

-0.5xy相関係数 ＝線 形関係
で説 明される程度-0.5

相関係数=0.50

-0.5

0x0.5

1

相関係数=-0.50∗ 相関が１または－１で完全１対１対応，相関がゼロで完全に無関係．

-0.5

-0.5

00.5

1

-1
-1

-0.5

x

00.5

1 N
 x '(n) y '(n)N n =1
r=
sxs y

1x56

気候変動とは？
∗ 気候変動(climate variability, climate variation(s))∗ 気候＝月よりも長い時間スケールでの大気・海洋・陸面・雪氷などの状態

気候変動と偏差∗ 気候変動は，気候が変動すること．通常の季節変化は除いて考える．
∗ 札幌の夏が暑くて，冬に雪が降ること自体は気候変動とは言わない．
∗ Climate change は，多くの場合地球温暖化にともなう気候変化を意味する．

78

海洋表面水温のアニメーション(1980-2005)

偏差∗ エルニーニョについて話を進めるために，気候変動の議論に必須の考え方である，偏差(anomaly)を導入する．
∗ 偏差とは，観測値の季節変化（中緯度なら夏暑く，冬寒い）を含む通常の状態からのずれである．
Ｚｚ∗ そこでまず通常を，平年値（気候値，climatology)として定義する．たとえば気象庁の月データに対する平年値は，過去30年の月毎平均で定義されている．
u ( x, y, z , month) =1 yr 2
 u ( x, y, z, month, yr )Y yr = yr1∗ したがって 偏差＝観測値－平年値（その月の）である．
u '( x, y, z , month, yr ) = u ( x, y, z, month, yr ) − u ( x, y, z, month)

季節変化に隠されて，年々の違いである 経年変動 の特徴がよ
く分からない． どうしたらいい？

109

海洋表面水温偏差のアニメーション(1980-2005)

海洋表面温度偏差の標準偏差

生データに含まれていた経年変動がはっきり見える．
経年変動が大きいのはどこ？→偏差の 標準偏差 を求めよう．

∗ 熱帯では圧倒的に東部赤道太平洋で変動が大きい．
∗ 赤道太平洋の水温偏差の時間変化を時系列で見てみよう．⇒具体的にはどの領域で？
1112

Nino領域

気象庁のエルニーニョの定義∗ 気象庁のエルニーニョの定義は，「エルニーニョ監
視領域の表面水温の5か月移動平均値が+0.5℃以上（-0.5℃以下）の状態で6か月以上持続した場合にエルニーニョ（ラニーニャ）現象の発生としている」∗ ５か月移動平均とは，ある月の前２か月から後２か月までの値を平均して，その月の値に置き換える平滑化方法である．

気象庁のエルニーニョ監視領域∗ 予測データを用いず観測データからエルニーニョ，ラニーニャの発生を宣言できるのは，その発生から8 か月後である．→そのため「発生したとみられる」

Nino3: 150°W-90°W, 5°S-5°N
Nino3.4: 170°W-120°W, 5°S-5°N
国際的にはNino 3.4が最もよく利用される． https://www.ncdc.noaa.gov/teleconnections/enso/indicators/sst.php 2017/10/2
1314

赤道東太平洋の海洋表面水温の偏差

移動平均

５ヶ月 移動平均で平滑化している．
たとえば，2016年4月の値として表されているのは，2ヶ月前の2016年2月から2ヶ月後の2016年6月までの5ヶ月間の平均である．

全体的に水温が上昇 する傾向も見て取れる

エル・ニーニョは，３～６年に一度熱帯東太平洋の海洋表面水温が異常に上昇，する現象．
特に強い： 1982/83 年， 1997/98 年と 2015/16年∗ 5点移動平均は，前2点，中央の点，後2点の5点を平均して，中央の位置の移動平均値とする，平滑化方法である．
1517エル・ニーニョ（El Nino=The Son)の名前の由来

エルニーニョの季節依存性

エル・ニーニョとはもともとは，季節変動を示す語◦ ペルー沖では，栄養分に富んだ海水が，水深100m付近から表面に湧き上がっている（湧昇）．
◦ このため，カタクチイワシ（アンチョビー）の好漁場となっている．
◦ 毎年12月のクリスマス頃には水温が上昇し，カタクチイワシもいなくなるので，漁も休みになる．
◦ この毎年生ずる水温上昇を，クリスマスに生まれたキリストになぞらえて，ただ一人の（神の）子のスペイン語であるEl Niño(英語ならThe Boyの)と呼んだ．

やがて，毎年の変化からのずれである，気候変動にも12月頃に（例年に比べて）異常な水温上昇が生ずることが見出され，この気候変動もエル・ニーニョと呼ばれるようになった．

エル・ニーニョは，北半球の 冬 に最盛期となることが多い．
1819Nino3.4と降水量との相関係数分布

Nino3.4と海面・地表面(2m)気温との相関係数

熱帯東太平洋で増加，海大陸（フィリピン・インドネシアなどの領域）とオーストラリアで減少．
2021

Nino3.4と表面気圧との相関係数分布

エルニーニョ現象に伴う天候の特徴∗ エルニーニョ現象によるテレコネクションに伴い、世界各地の気温や降水量という人間活動にとって重要な気候要素が平年の状態から大きく変化する．
∗ 特に、日本においては、暖冬の傾向となります。
2223

Nino3.4と気圧の相関係数

Nino34と南方振動指数
南方振動指数＝タヒチの気圧 ー ダーウィンの気圧

ダーウィン

相関係数は-0.88

タヒチ

５ヶ月 移動平均 で平滑化している．また，異なる物理量を比較するために，それぞれ変数をそれぞれの標準偏差で割る，規格化 を行っている．

シーソーのように，一方が上がれば，他方が下がる

この熱帯太平洋の，気圧のｼｰｿｰを南方振動と呼ぶ．南方振動指数=タヒチとダーウィンの気圧差．

2015-16年のエルニーニョはSOIでは，それほど強くない．最強は1982/83,1997/98の二つが妥当か．

大気と海洋が一体となって変動＝大気・海洋結合モード
2425

Nino3.4と10 m東向き風速との相関

Nino3.4と200 hPa等圧面高度の相関

高気圧偏差から低気圧偏差に吹き込む．
この風が降水に重要な，水蒸気を輸送．

エルニーニョの影響は中高緯度に及ぶ
26

27

第一回、問題１回答用

第一回，問題１∗ エルニーニョで生じる表面水温，表面気圧，表面(10m)東西風，降水，200 hPaでの等圧面高度の各偏差の関係を模式図にまとめよ．東西風速と降水は赤道のみでよい．200 hPaの等圧面高度のみ中高緯度への影響を示すために熱帯以外も示し，それ以外は赤道～熱帯のみでよい．適宜カラーを使うなり，複数のパネルを使うなりして(次のスライドに４枚地図を貼ってある），異なる変数間の関係がわかるようにせよ．
∗ 面的な図は等値線を使うのが基本です．風については矢印を使うのがいいでしょう．

2829

Nino3.4と赤道での海水温との相関

第一回、問題２∗ エルニーニョとラニーニャの最盛期，およびそれぞれの９ヶ月前の温度躍層の概形の線を下に描き込め∗ エルニーニョの最盛期は，温度躍層(20C等温線付近)で，東で 高温 偏差，西で 低温 偏差

平均的な温度躍層
エルニーニョ最盛期の温度躍層
ラニーニャ最盛期の温度躍層∗ ラニーニャならこの逆∗ エルニーニョの9ヶ月前は，赤道中央
太平洋で 高温 偏差

西
表面

300 m

エルニーニョ9ヶ月前の温度躍層
ラニーニャ9ヶ月前の温度躍層
東

西
表面

東

300 m

30

第１回まとめ１／２31

第１回まとめ２／２∗ 二つの変数の関係の強さを表す統計量は 相関 であり，最小値は-1, 最大値は+1, 無相関は 0 である．
∗ 過去数十年間の（気象庁は３０年）月ごとの平均値を，月平均データの 平年値 または 気候値 という．
∗ 観測値から平年値を引いたものが，偏差 である．
∗ 連続するn個のデータを平均して，中央のデータの値に置き換える平滑化が，移動平均 である．
∗ 異なる物理量を比較する際には，それぞれの標準偏差で割る，規格化 がよく用いられる．
エル・ニーニョは，３～６年に一度熱帯東太平洋の海洋表面水温が異常に上昇する現象で，北半球の 冬 季に最盛期．
特に強かったのは，1982/83年，1997/98年，2015･16年∗ 地球温暖化で，極端に強いエルニーニョが 増える 予想．
32∗ エルニーニョの最盛期の特徴∗ 海洋表面水温は，赤道東太平洋で 高 くなる．
∗ 降水は，赤道東太平洋で 増加 する．
∗ 気圧は，熱帯東太平洋で 低 気圧偏差，海大陸付近で 高 気圧偏f差となる．このような東西の気圧のシーソーを，南方振動と呼ぶ．
∗ 東西風速は，赤道中央太平洋で， 西 風偏差（ 東 向きの風速偏差）となる．
∗ 上空200 hPaの等圧面高度は，熱帯東太平洋で 高 気圧偏差，そのすぐ南北で 低 気圧偏差，さらにその先の北米北西部と南大洋の60S, 110W付近に 高 気圧偏差を示す．
∗ 水温躍層での水温は，赤道東太平洋で 高 く，赤道西太平洋で低Ｃ くなる．
∗ エルニーニョの９ヶ月前の特徴∗ 水温躍層の水温は，赤道中央太平洋で 高 くなる．
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