大規模アンサンブルシミュレーションによる熱帯低気圧の将来変化
吉田村上康平, 杉正人, 水田亮, 石井正好（気象研究所）

裕之（プリンストン大学, 米国地球流体力学研究所）

1. はじめにアンサンブルを行い、将来実験について

地球温暖化の熱帯低気圧（以下、台風とは、第 5 次結合モデル相互比較プロジェク表記）への影響は、科学的重要性に加え、ト（CMIP5）の RCP8.5 シナリオ実験に参加

その社会的な影響から大きな関心を集めるした 6 種の大気海洋結合モデルの海面水温話題である。気候変動に関する政府間パネ上昇の気候値を長期トレンドを除去した過ル (IPCC) 第五次評価報告書では、温暖化去実験の海面水温に与えて、2090 年相当のの進行とともに地球全体での台風の発生数環境で 60 年間の 90 メンバーアンサンブルが減少または実質的に変化しないことと、を行った。これらの海面水温は産業革命前個々の台風の最大風速や降水量が強まる可（1850 年相当）に対して、全球平均地表気能性が高いことが示されている。一方、猛温が約４℃上昇になるようにスケーリング

烈な台風の数の変化については、一部の海されている。より詳細な実験設定について域で増加する可能性があるとしているもの

は Mizuta et al. (2017)に記載されている。の、台風の強度の再現の難しさ、データの本研究では衛星観測との整合性からサンプル数の不十分さ、海面水温分布予測

1979-2010 年と将来実験の最後の 32 年間をの不確実性などにより、不確実性が大きい使用した。台風のベストトラックデータとと考えられている。そこで本研究は高解像して Unisys Weather のデータを用いた。シ

度全球モデルによる将来の海面水温の不確ミュレーション結果からの台風の抽出は実性を取り込んだ大規模アンサンブルシミ

Murakami et al. (2012)の手法を用いた。台ュレーションデータセット「地球温暖化対風の風速強度の再現性の難しさから、本研策に資するアンサンブル気候予測データベ

究ではシミュレーションの台風の風速強度ース（以下、d4PDF; http://www.miroc-の累積確率を観測と比較し補正する手法

gcm.jp/~pub/d4PDF/）」を用いて熱帯低気圧（Sugi et al., 2016）を用いた。ここでは海の詳細な将来変化とその不確実性の評価を域と緯度幅 5 度ごとにシミュレーションと行うことを目的とする。

観測の累積確率を比較し補正している。

2. 実験方法及びデータ・解析手法

3. 結果

d4PDF で使用したモデルは気象研究所

現在実験と将来実験で台風の年間発生数60km 格子全球大気モデル MRI-AGCM3.2H での確率分布を図１に示す。観測の場合は限ある。現在実験（1951-2010 年）についてられた年数（本研究では 32 年間）のデータ

は、海面水温・海氷データに COBE-SST2しかないため、凸凹の大きい粗い確率分布(Hirahara et al., 2014)をベースに時空間的になる（Yoshida et al., 2017)。一方、d4PDFに摂動を加えたものを用いて 100 メンバーの現在実験では観測の 100 倍程度のデータ

があるため非常に詳細で滑らかな確率分布

リピン海などを中心に全体として減少するを描くことができる。将来実験の確率分布が、日本の南海上からハワイ周辺、メキシについても同様である。全メンバー実験のコの西海上にかけての幅広い領域で増加す結果に比べ少ないアンサンブルメンバーでる（Yoshida et al., 2017)。

は確率分布の推定誤差が大きく（緑、黄の猛烈な熱帯低気圧の存在頻度の変化につ陰影）、メンバーが増加するごとに小さくないて熱帯低気圧の維持発達に影響する環境っているのがわかる。結果として、将来気場の変化から考察する（図４）。猛烈な台風

候では台風の地球全体の発生数が現在気候が増加する領域において、海面水温は 2-3より 33%程度減少する。

度上昇し、27 度以上の領域に覆われる（図他の台風の指標に関しては、全球の猛烈４b）。鉛直流は上昇流偏差を示し、水平風な台風（地表最大風速 59m/s 以上）の数は鉛直シアーは弱化した（図４c,d）これらは13%程度減少し、これまでの多くの研究が支全て猛烈な熱帯低気圧の頻度増加と整合的持する結果とは異なる。生涯最大地表風速な変化をしていることがわかる（Yoshida et

強度は 9%程度増加、ピーク時の台風中心かal., 2017)。

ら 200km 以内の降水量は 28%程度増加する。注意すべき点として IPCC 第 5 次評価報
告書の結果は主に本研究で用いている

4. まとめ本研究では大規模アンサンブルシミュレ

RCP8.5 シナリオよりも温暖化の程度が小さーションデータセット d4PDF を用いて台風

い SRES-A1B シナリオを用いていることがあの将来変化について調べた。その結果、る。温暖化レベルの違いは台風各指標の変RCP8.5 シナリオの 21 世紀末相当の気候状化率に影響を与え、猛烈な台風の増減の符態において、全球の全ての台風と猛烈な台号も変えている可能性がある（Yoshida et al.,

風はそれぞれ 33%、13%程度減少し、ピーク2017)。

時の最大地表風速と降水は 9%、28%程度強

そして海域ごとでも猛烈な台風の発生数化された。海域別に見た猛烈な台風の数のが統計的に有意な変化をしていることもわ

変化は北東太平洋、北大西洋で海面水温昇かる（図２）。これらの変化の幅には各々の温パターンに由来する不確実性が大きく、気候モデルで予測された将来の海面水温上海域別の台風の将来変化は様々な海面水温昇分布の不確実性が主に影響し、特に北東上昇パターンを考慮する必要があることが太平洋と北大西洋の変化率は値が大きくば示された。地点ごとの猛烈な台風の存在頻らつくことが示され、海域ごとの台風の変度はフィリピン海付近を中心として全球的化を評価するには将来の海面水温上昇の不に減少するが、日本の南海上からハワイ付確実性を考慮することが重要であることも近、メキシコの西海上にかけて増加するこ示された（Yoshida et al., 2017)。とが明らかになり、海面水温や大気循環な全ての台風の地点ごとの存在頻度は熱帯どの環境場の変化が頻度増加に整合的な変北西太平洋など台風が多い熱帯を中心に全化をしていることが明らかになった。今回

球的に減少し、過去の研究と同様にハワイの結果は、これまでない大量アンサンブル周辺で増加する（図３）。猛烈な台風はフィ実験による結果を用いている点は重要だが単独のモデル結果であることに注意が必要

Mizuta, R. et al., 2017: Over 5000 years ofである。今後は多数のモデルによる相互比

ensemble future climate simulations by 60 km

較によって妥当性を検証していく必要があ

global and 20 km regional atmospheric

る。また本研究の猛烈な台風が減るというmodels. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi:

結果と、過去の温暖化台風研究の増加する

10.1175/BAMS-D-16-0099.1.という結果との関係を明らかにすべく、温Murakami, H., R. Mizuta, and E. Shindo (2012),

暖化の程度と台風の変化の関係について調Future changes in tropical cyclone activity

べていく必要がある。

projected by multi-physics and multi-SST
ensemble experiments using the 60-km-mesh

謝辞本研究は国立研究開発法人海洋研究開発

MRI-AGCM, Clim. Dyn., 39(9–10), 2569–2584, doi:10.1007/s00382-011-1223-x.

機構の「地球シミュレータ特別推進課題」

Sugi, M., H. Murakami, and K. Yoshida (2016),の一つとして実施し、文部科学省の統合的Projection of future changes in the frequency

気候モデル高度化研究プログラムならびにof intense tropical cyclones, Clim. Dyn., 1–14,

地球情報統融合プログラム、MEXT/JSPS 科

doi:10.1007/s00382-016-3361-7.

研費 15H05816 の協力を得た。

Yoshida, K., M. Sugi, R. Mizuta, H. Murakami,and M. Ishii, 2017: Future changes in tropical

参考文献

cyclone activity in high-resolution large-Hirahara, S., M. Ishii, and Y. Fukuda (2014),

ensemble simulations, Geophys. Res. Lett.,

Centennial-scale sea surface temperature

44, 9910-9917, doi:10.1002/2017GL075058.

analysis and its uncertainty, J. Clim., 27(1),57–75, doi:10.1175/JCLI-D-12-00837.1.

図1

現在実験と将来実験、ベストトラックデータにおける地球全体での熱帯低気圧（台風）の年間発生数の相対確率分布。陰影は３メンバーと３０メンバーによる確率分布の不確実性。縦の破線はそれぞれ現在と将来実験の平均年間発生数。

図2

海域別に見た猛烈な台風の発生数の将来変化率を図 3 下段の存在頻度マップ上に示している。各々の横実線とグラフ下側の数値は現在実験と将来実験の期間平均・アンサンブル平均した変化率を示す。グラフ左上の数値は現在実験における 1 年あたりの猛烈な台風発生数を示す。青・緑・赤のエラーバーは将来変化率の幅を、灰色は現在実験の変動の大きさを示している。

図3

緯度経度 2.25 度×2.25 度格子で見た熱帯低気圧の存在頻度の将来変化で統計的に有意な変化をしている領域のみ描いている。（上段）すべての強度の台風 (下段)地表最大風速が 59 m/s を超える猛烈な台風。

図4

台風の維持発達に影響する環境場の変化。（a）猛烈な台風の存在頻度変化（図 3 下段と同様）（b）（等値線）将来気候の海面水温（色）現在気候からの差（c）500hPa 高度における鉛直流の変化（d）水平風の鉛直シアーの変化で 850hPa と 200hPa の水平風の差で計算。全ての図で北太平洋の猛烈な台風の増加域を囲っている。