Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
ル群による現在気候再現実験出力データを解析する。

CMIP5モデル群の再現性の評価には、梅雨前線の解析に十分な時空間分解能を持つ11のCMIP5気候モデルによる現在気候実験データ（1985-2004年）を用いる。特に、梅雨前線の緯度付近を境に大気成層構造が南北に異なることに着目し、大規模環境場から梅雨前線の緯度を定義する指標を考案し、その指標をもとに梅雨前線南北における大規模環境場および降水特性を比較する。また、梅雨前線の降水分布や降水帯の季節進行の評価も行う。

CMIP5モデル群による将来変化の解析には、RCP4.5シナリオの将来予測実験データ（2080-2099年）を用いる。その際、モデルによる将来変化予測と、気象庁55年長期再解析データ（JRA55）による最近55年の梅雨期降水および大規模環境場の変化とを対比させる。さらに、NOAAの海面水温データ（ERSSTv3b）から太平洋十年規模変動（PDO）を抽出し、最近55年の変化へのPDOの影響についても調べる。

## 2 ）初夏の日本付近における降水特性の空間分布と将来変化の推定

まず、TRMM衛星観測データおよびJRA55再解析データを用いて梅雨前線に伴う大規模環境場を解析し、得られた知見に基づいて、18のCMIP5マルチ気候モデル群から梅雨前線をより良く表現できるモデルを選択する方法を考案する。特に、亜熱帯ジェットの構造およびジェットに伴う大規模環境場に注目して調査する。大規模環境場の再現性の高いモデル群による梅雨期の大規模環境場および降水の将来変化を調べ、それ以外のモデル群による結果と比較する。

次に、現実大気における大規模環境場変化と降水特性変化との関係を定量化し、CMIP5モデルによる大規模場の予測結果と組み合わせ、初夏の日本付近における詳細な降水特性の将来変化を推定する。

## （２）東アジア気候に遠隔影響を及ぼす熱帯域とユーラシア大陸上の降水過程の気候モデル再現性の評価

2007年のIPCC AR4で用いられたCMIP3、及び2013年のAR5で用いられたCMIP5の十数個のマルチ気候モデルのデータを用いて、モデル降水の気候平均(1981-2000年平均)的な特性を解析する。モデルの再現性は衛星観測データ(TRMM PR2A25・GPCPの降水量データ、CERESの地表放射フラックスデ

Hadley Centerの海面水温(SST)やCRU-UEAの地表気温データ）、再解析データ(NCEP, JRA25, ERA40, MERRA, JRA55)と比較して調べる。モデル再現性を決める要因を明らかにするために、気候モデルの降水を計算する降水パラメタリゼーションの特性解析、モデルの分解能の議論、水・熱収支解析などを行う。

## （３）日本近海の季節的・長期的な温暖化や海流の長期変動が、雲・降水系・低気圧活動に及ぼす影響の評価

CMIP5やCMIP3に関わる20世紀再現実験及び21世紀期気候予測実験データは、米国の気候モデル診断・相互比較プロ

図(1)-2 領域大気モデルの計算領域。数字はネスティング領域における水平解像度。Manda et al. (2014; 成果論文)による。
グラム (PCMDI) から東京大学のデータ統合・解析システム (DIAS) に移して解析した。再現性検証に用いる全球大気再解析データとしては、気象庁 (JRA-25, JRA-55)，欧州中期予報センター (ERA-interim)，米国立環境予測センター (NCEP) によるものを用いた。将来の大気・海洋の温暖化に伴う海面蒸発の変化の評価や夏季北極域における低気圧活動のモデル再現性や将来変化の評価にはこれらのデータを活用した。なお、移動性高低気圧に伴う数日周期の循環変動成分は、モデル出力・現実データともに、日毎のデータ時系列に切離周期8日の高周波フィルタを施こすことで抽出した。

日本東方海上の水温変動が大気循環や雲・降水系に与える影響の調査においては、上記の全球大気再解析データに加え、衛星観測に基づく高分解能の海面水温データ(OISST)や衛星海面散乱計(QuickSCAT)に基づく海上風収束・発散観測データ(SCOW)、さらにはTerra/Aqua衛星搭載のMODISセンサーによる雲量・雲頂気圧データや衛星マイクロ波放射計(AMSR-E)により観測された降水量データも併用する。また、大気循環偏差の形成・維持における日本東方海上の水温前線帯の変動に伴う水温偏差の重要性の検証には、地球シミュレータの大気大循環モデル(AFES)を用いた数値実験も併せて活用した。この水温前線帯の10年規模変動の長期変調が大気循環変動に与える影響については、上記の全球大気再解析データに加え、地球シミュレータの大気海洋結合モデルの中解像度版(CFES-mini；水平解像度大気100km、海洋50km)の長期積分データも併せて解析し、温室効果気体の人為的な増大という外部強制の重要性の有無を評価した。

一方、日本近海の著しい水温上昇が将来の集中豪雨の発生に与え得る影響の調査においては、CMIP5モデル群からの出力データをそのまま利用する訳にはいかない。その理由の1つは、大気モデルの水平分解能の不足から、雲・降水系の形成に重要なメソスケールの現象がきちんと表現されないことである。よって、集中豪雨をもたらす降水系を現実的に表現するには、図(1)-2に示す領域のみを高分解能で計算し、積乱雲を表現可能な領域大気モデルの活用（ダウンスケーリング）が必須である。もう1つの理由は大気のメソ現象の表現に不可欠な境界条件としての海面水温分布が、CMIP実験では海洋モデルの水平分解能不足から必ずしも現実的ではないからである。CMIP実験より短期間ではあるもののより高分解能の海洋モデル実験(Nonaka et al. 2006 $ ^{7} $ )から示されたのは、海洋の中規模渦を解像しない限り、黒潮続流や水温前線に伴う顕著で複雑な海水温分布は表現できないことである。また、東シナ海など大陸縁辺海の水温分布も必ずしも現実的ではない。そこで、衛星観測に基づく高分解能の海面水温データOISSTをベースにして、それにCMIP5モデルにて予測される昇温分布を足し込む手法を採る。同様に、将来豪雨をもたらし得る大気循環場の予測にも不確実性が大きいことを鑑み、本研究では2012年7月中旬に九州西部に甚大な被害をもたらした「九州北部豪雨」時に観測された大気循環場をベースとし、それにCMIP5モデルにて各気圧面で予測される昇温分布を米国大気科学研究センターで開発された領域モデル(WRF)に当たる領域内で水平平均した場を足し込む手法を採る。これにより、上記の擬似温暖化実験(Sato et al. 2007 $ ^{8} $ )において、温度風平衡を介して豪雨の発生に適した大気循環場が改変されることを防ぐことができる一方、大気層全体の温暖化による飽和水蒸気量増大の効果や成層度の将来変化の影響を取り込むことができる。なお、気温・水温分布は32のCMIP5モデルのうち、領域平均された昇温量の最大値、最小値、並びにアンサンブル平均値の3通りを与えた。
## （４）課題の総括

課題全体から論文化した成果のいくつかを抽出して議論し、中高生にも理解できる程度に噛み砕いて編集。温暖化に伴う現象の変化についての一般市民向け小冊子を作成する。国際会議を主催する。

## 4 ．結果及び考察

（１）初夏の日本付近における降水特性と大規模場構造の再現性評価と将来変化の推定

１）梅雨前線の降水特性と大規模場の南北構造の再現性および将来変化の評価

現実大気における梅雨前線に伴う大規模環境場および降水特性の調査、およびCMIP5気候モデルによる再現性および将来変化の評価を行った（平成24-26年度）。現実大気において梅雨前線周辺における大規模場と降水特性との関係性を調査するため、大気最下層における相当温位の参照値に基づいて梅雨前線を定義し

図(1)-3 梅雨前線を中心に合成したTRMM衛星観測による対流性降水の降雨頂高度の頻度分布（%）。1998-2011年6-7月の西日本付近（東経122.5-135度）で解析した。横軸の0が梅雨前線の中心緯度、右が梅雨前線南側、左が北側を表している。

熱帯降雨観測（TRMM）衛星観測による降水特性の合成解析を行った（平成24-25年度）。なお、この梅雨前線指標を決める際には、梅雨前線との対応関係が良いことや、その南北で大気成層構造が大きく変化することを考慮した。その結果、梅雨前線の南側では、北側に比べより強くより背の高い対流性降水が多いこと（図(1)-3）、大規模環境場の南北変化に伴って降水特性が大きく変化することが分かった。梅雨前線南側の強い雨は、主に雲クラスターの特性を持ち、前線北側とは異なるメカニズムで雨が降っていることが示された（Yokoyama et al. 2014、成果論文）。この結果は、将来の大気循環の変化による梅雨前線の平均緯度の少しのずれが、ある特定の場所での雨の降り方を大きく変える可能性があることを意味し、気候変化に伴う災害対策の観点で梅雨前線の将来変化研究の方向性に重要な示唆を与えた。

次に、梅雨前線に伴う大規模環境場と降水に関して、11のCMIP5気候モデルを対象に様々な観点から再現性の調査を行った（平成24-25年度）。各モデルの日本付近の月平均降水量の水平分布を評価した結果、6月については特に水平分解能が1.5°より細かいモデル全てで空間相関係数0.70を超える良好な再現性を示した一方で、7月の再現性は総じて低いことが分かった。特に、西日本付近における6月について掘り下げて再現性の評価を行った。梅雨前線降水帯の北上については、降水の緯度時間断面図をもとに評価したところ、観測との相関係数0.70を超えるモデルは1つのみであった。また、梅雨前線南北での大規模環境場および降水変化という観点からも再現性の評価を行った。現実大気の解析から見出された知見を応用し、CMIP5モデルごとに大規模環境場から梅雨前線を日ごとに定義する方法を考案し、大規模環境場や降水の合成解析を行った。その結果、多
くのモデルが、梅雨前線南北での異なる大気成層構造の様子や、梅雨前線の北に亜熱帯ジェットを伴う様子など、梅雨前線周辺の大規模場の状況を概ね良く再現することが明らかになった（図(1)-4）。また、梅雨前線を中心に合成した総降水量の南北分布については、各モデルとも観測で見られた特徴を概ね再現していた。いずれのモデルにおいても、モデル毎に異なる積雲対流スキームを用いているにもかかわらず、梅雨前線南側では北側よりも積雲対流スキームによる降水の割合が大きいことや、降水強度が前線南北で異なるという点では、CMIP5モデルは梅雨前線に伴う降水の特徴を「ある程度」再現できていると言える。一方で、モデルは弱い降水の頻度を過大評価し、中程度以上の強さの降水の頻度を過小評価する傾向があるという問題点が指摘され、このような誤差は比較的高分解能のモデルでは小さい傾向があることも示された。

このようにCMIP5モデルにおいて高解像度化により梅雨期の降水パターンの再現性は向上傾向にある（Kusunoki et al. 2015 $ ^{10} $ ）：本課題サブ2成果）ものの、季節進行の再現には依然として課題が残されていることが明らかになった。梅雨前線周辺の大規模環境場という観点では、CMIP5モデルは概ね再現しており、

将来の梅雨前線降水の変化

について、CMIP5モデルによ

る大規模環境場の変化から

議論できそうである。

次に、CMIP5マルチ気候モデル群による梅雨期降水に伴う大規模環境場の将来変化を評価するため、JRA55再解析データによる最近55年間の長期変化と対比させ、両者の類似点および相違点の調査を行った（平成25-26年度）。その結果、近年（1993-2012年平均）6月中旬から7月初旬の梅雨前線降水帯は、以前（1958-1977年平均）に比べ北偏傾向であることが分かった。これと関連して、近年、日本付近の亜熱帯ジェットも北偏していた。一方、下層の対流不安定度の大きな領域も北偏傾向であり、梅雨前線付近での積雲対流が重要となる（積雲パラメタリゼーションによる）降水量の割

図(1)-4 現在気候の6月の西日本において梅雨前線を中心に合成した各CMIP5マルチ気候モデルデータおよびJRA25再解析データによる大規模環境場の緯度-気圧断面。色が相当温位（K）、黒等値線が東西風（m/s）、白等値線が上昇流（Pa/s）を示す。
合の大きな領域も、より北に広がっていることが分かった。これらの近年の変化への自然変動による影響を調べるために、6月について太平洋十年規模振動（PDO）の負位相年平均と正位相年平均とを比較した。その結果、PDO正位相年のときに負位相年に対して、亜熱帯ジェット気流は有意な北偏を示した。PDO正位相年の梅雨前線降水帯は、負位相年に比べ、日本域西側で全般に降水が減少していた。特に、降水帯の南縁で一貫した減少が見られることから、亜熱帯ジェットの北偏と整合的であり、PDOに伴うジェット・降水帯の位置変化は、最近55年間の変化と同じ方向にずれていることが分かった。つまり、近年の変化には、温暖化だけでなく、自然変動に伴う変化も現れていることが示唆された。

一方、梅雨期（6月）降水の将来変化(RCP4.5シナリオ(2080-2099)の現在気候（1985-2004)からの差)を調べ、近年の変化と対比させたところ、亜熱帯ジェットは梅雨前線降水帯とは一定の位置関係を保って変化しており両者に強い結びつきがあること、また、下層の対流不安定度は降水特性を変化させることが見出された。将来の大気循環変化（ジェットの南偏）と大気成層構造変化（下層対流不安定の強化）の効果の重ね合わせにより、結果的にマルチモデル平均では、梅雨前線付近では全般に降水量は増加し、特に現在（1985-2004年）の梅雨前線南側で降水量が大きく増加するだろうことが示された。特に、台湾から日本南岸にかけては、多くのモデルが降水量の増加を予測している。

ただし、梅雨期降水の将来変化予測には、地域によってモデル間のばらつきが大きいところもあることが明らかにされた。多くのモデルが西日本の太平洋側や南海上において将来の降水量増加を示す一方で、西日本の日本海側における予測結果はモデル間で大きくばらついていた。亜熱帯ジェットの将来変化の様子に応じて、降水量の将来変化分布は異なっていた。即ち、ジェットが南偏傾向のモデルは、太平洋側で大きく降水量が増加し、日本海側で減少あるいは小さな変化を示したが、現在と同様の位置（日本上空）でジェットが強まる傾向のモデルは、日本海側で顕著な降水増加を示した。さらに、両タイプのモデルには亜熱帯ジェットの構造の再現性に違いが見られ、前者のタイプのモデルの方が、梅雨前線付近の亜熱帯ジェットの軸が下層南方へ伸長するという現実大気の特徴をより良く再現していた。このジェットの再現性の違いは、対流圈中下層の水蒸気収束分布を通して降水分布に影響を及ぼしていた。つまり、亜熱帯ジェットの鉛直構造の再現性が梅雨降水帯の変化に効く可能性が示唆され、より現実的なモデルでは、将来気候におけるジェットは南偏し、梅雨降水帯も南偏する可能性が高いことが分かった。

上述の通り、亜熱帯ジェットは梅雨前線降水の将来変化を決める重要な要素の一つであるが、その変化は全球平均とは大きく異なっている。例えば、全球平均のジェットは北偏傾向であり、特に欧米などを含む西半球における傾向が強く現れていたのに対し、アジア域では全般に南偏傾向であり、日本付近ではさらに局所的な変化を示していた。また、全球平均では近年の変化と将来変化とがともに北偏傾向で一致するのに対し、日本付近では逆向きの傾向を示していた。このことは、梅雨前線に伴う亜熱帯ジェットの変化が非常に複雑であることを示しており、モデルにおいて梅雨前線降水の将来変化の分布がばらつく一因となっていることに留意すべきである。

## 2 ）初夏の日本付近における降水特性の空間分布と将来変化の推定

梅雨前線に伴う降水変化を詳細に推定するため、18のCMIP5マルチ気候モデル群から、梅雨前線をより良く表現できるモデルを選択する方法を考案し、将来変化の調査を行った（平成26年度）。
まず、現実大気における亜熱帯ジェットと梅雨降水帯との関係をより詳細に把握するため、6-7月の亜熱帯ジェットを中心とした大規模環境場およびTRMM衛星観測による降水特性の合成解析を行った。その結果、大規模環境場は亜熱帯ジェットの南北で大きく異なり、ジェットの南側は上昇流域であり、北側よりも深い水蒸気収束場が存在し対流圈中下層がより湿っていることが示された。これらの特徴は、亜熱帯ジェットの鉛直構造と関連して生じていると考察された。一方、対流性降水・層状性降水ともジェットを横切って顕著な増加が見られ、ジェットの南6.25度付近で総降水量はピークを示した。特に、強い雨をもたらすような背の高い対流性降水の頻度は、亜熱帯ジェットの南5度以南で大きく増加しており、梅雨前線南北で降水特性が異なることを指摘したYokoyama et al. (2014)の結果と整合的な変化を示していた。これらの結果は、将来の大気循環変化に伴って梅雨前線の降水特性がいかに変化しうるのかを推定するうえでも重要である。

## 現実大気の解

析で得られた知見に基づき、CMIP5モデルによる日本付近の亜熱帯ジェットの鉛直構造、中層での上昇流、下層湿度および中層湿度に関して、再現性の度合いの示すスキルスコア(Taylor 2001⁹)を調べ、4要素全てにおいてスコ

図(1)-5 大規模環境場の再現性の高い7モデルで平均した(a)250hPaの東西風（m/s）および(b)降水量（mm/day）。黒等値線が現在気候平均、色が将来変化（将来-現在）。

アがマルチモデル平均よりも高い7モデルを選択した。このように選択された7モデル中の5モデルでは梅雨期（6月）の降水の再現性も高く、大規模環境場の再現性を客観的に評価することによって、梅雨前線降水の再現性の高いモデルを選び出すことに成功した。これらの7モデルによる6月の将来予測結果を調べたところ、対流圏上層の東西風は現在の亜熱帯ジェットの北端で大きく減少し、南側では変化が小さいか増加することが示された（図(1)-5a）。この亜熱帯ジェットの南偏に伴って対流圏中下層の湿度は日本の南海上で大きく増加し、将来は日本の太平洋側および南海上で降水量が増加し、日本海側および日本海上では降水量の変化が小さいか減少することが示された（図(1)-5b）。一方で、他の11モデルでは、亜熱帯ジェットや梅雨前線降水の位置に明瞭な変化は見られなかった。

また、温暖化による対流圈下層の対流不安定化も、降水特性の将来変化を考えるうえで重要な要素である。ここでは、CMIP5モデルによる予測結果に加え、TRMM衛星データと再解析データ解析による知見を組み合わせることで定量的に見積もった。現実大気における梅雨前線付近では、対流性降水量が全降水量に占める割合（対流雨量比）は下層対流不安定度（1000hPa面での相当温位から700hPa面での相当温位を引いた値）と良い相関関係（相関係数0.76）にあり、下層対流不安
定度が増加すれば対流雨量比も増加し、強い対流性降水が多くなる。一方、大規模環境場の再現性の高い7モデルの平均によると、将来の下層対流不安定度は日本付近で約0.01K/hPa増加すると見積もられた（図(1)-6a）。現在の下層対流不安定度分布（JRA55再解析データ）にこの増加分を考慮すると、将来は日本付近の下層対流不安定度が底上げされ、全般に対流性降水が増加すると考えられる。特に、現在は九州南から四国の南にかけて伸びている下層対流不安定度の線に注目すると、将来はこの境界が北緯35度まで北進し、平均的には西日本域の大気は現在より下層対流不安定度で覆われると考察される（図(1)-6b）。現在のところ梅雨期の豪雨は九州南や西日本の一部で時折生じている。しかし、将来は、そのような豪雨に関連した大規模環境場が北に拡大することにより、梅雨前線に伴う豪雨が西日本全域で増加する可能性が示唆される。

図(1)-6 (a)再現性の高い7モデルによる下層対流不安定度（K/hPa）の将来変化（将来現在）。黒い四角では平均約0.01K/hPa増加する。(b)JRA55再解析データによる現在の下層対流不安定度。黒実線は現在の0.03K/hPa等値線、黒破線は将来のCMIP5の結果から考察される現在の0.03K/hPa等値線。

## （２）東アジア気候に遠隔影響を及ぼす熱帯域とコーラシア大陸上の降水過程の気候モデル再現性の評価

## 1 ）熱帯域における降水過程の気候モデルによる再現性

CMIP3、CMIP5マルチ気候モデルによる熱帯海上の降水分布を観測データと比較して、その再現性を調べた。図(1)-7に示される様に、西部太平洋にSSTが高く降水が多い対流活発域が存在し、そこから東と南東に、それぞれ熱帯収束帯(ITCZ)と南太平洋収束帯(SPCZ)と呼ばれる降水帯が延びる。CMIP3、CMIP5モデルは、西太平洋の対流活発域や、降水帯をある程度再現している。しかし、その詳細構造を調べると、多くの気候モデルのSPCZは南東ではなく、より東へ延び、東部熱帯南太平洋( $ 150^{\circ}-100^{\circ}W $ , $ 20^{\circ}-0^{\circ}S $ )で降水が過大評価されている。また、赤道付近では東太平洋の低温域が西に延び、対応して降水が抑制されている地域が存在するが、モデルは観測に比べてその地域がより西に広がっている( $ 26^{\circ}C $ 等値線が観測は $ 130^{\circ}W $ 付近でモデルは $ 150^{\circ}W $ 付近)。これらはCMIP3以前からよく知られている問題で、それぞれ“ダブルITCZバイアス”と“Cold Tongueバイアス”と呼ばれている。CMIP3に比べてCMIP5では、ダブルITCZバイアスは少し改善されたが、Cold Tongueバイアスは、ダブルITCZバイアスは大きく変化している。
Tongueバイアスはほとんど改善されていないことがわかった。

図（1）-7 （a）観測（TRMM_PR2A25/HadISST/JRA25）、（b）15個のCMIP3マルチモデル平均、（c）17個のCMIP5マルチモデル平均の降水量（色；mm/day）、海面水温（等値線；℃）、500hPa 鉛直流のゼロ線（下降流域と上昇流域の境界；紫線）。

次に、ダブルITCZバイアスの原因を調べた。ダブルITCZバイアスについて、我々は推進費の先行プロジェクト（S-5-2）において、CMIP3のダブルITCZバイアスはモデルの積雲対流の対流圈湿度に対する感度の悪さに原因があることを解明した。現実大気では、東部熱帯南太平洋は大変乾燥しているため、深い対流が発達しようとしても、対流空気塊に乾燥空気が混ざることで浮力が失われて対流が抑制される。しかし、気候モデルの対流パラメタリゼーションはこの乾燥した環境場における対流抑制効果の表現が不十分で、降水を過大評価してしまう。この研究では、この傾向はCMIP5モデル間でも同様であることが確認された。ただし、CMIP5では、この積雲対流抑制効果がCMIP3に比べ改善されたモデルが増えており、全体としてダブルITCZバイアスが改善されたこともわかった。更に、AORI/NIES/JAMSTECで共同開発している我々の気候モデルMIROC5を用いて、対流と環境場の空

気と混ざり具合を決めるエントレインメントパラメータを変更する感度実験を行った。対流パラメタリゼーションにおけるエントレインメントパラメータが小さい実験ではダブルITCZ問題が現れるが、エントレインメントを大きくした実験ではダブルITCZが改善された。

一方で、Cold Tongueバイアスは、積雲パラメタリゼーションの湿度依存性には関係せず、むしろ海洋モデルの分解能と有意な関係があることがわかった。分解能が高いモデルでは、海洋循環、温度構造、小さい渦構造などがより適切に表現され、Cold Tongueバイアスが改善されていると考えられる。つまり熱帯降水分布のよい再現には、積雲対流の環境場湿度に対する感度を適切に表現すること、及び高分解能の海洋モデルを利用することが重要であることを解明した。

## 2 ）ユーラシア大陸上における降水過程の気候モデルによる再現性

次に、CMIP5マルチ気候モデルによるユーラシア大陸における降水分布再現性を調べた。解析した全てのCMIP5モデルは、降水を西ユーラシアで過小、東ユーラシアで過大評価している。図(1)-8に、CMIP5マルチモデル平均(MME)のGPCP観測からのバイアスを示す。ユーラシア西部に負の降水バイアス、ユーラシア東部に正の降水バイアスが見られる。水収支解析から、これは大陸ス

図(1)-8 CMIP5マルチモデル平均(MME)による降水のGPCP観測からのバイアス(mm day $ ^{-1} $ )。
ケールの低気圧循環バイアスに伴い、大陸東部で湿った南風、西部で乾いた北風になることと対応することが分かる。

MMEの低気圧循環バイアスは、ユーラシア大陸上に存在する高温バイアスと対応する。地表面熱収支解析を行い、高温バイアスの原因を調べる。全天と晴天時の短波放射加熱の差で定義される短波放射雲強制力(SCRF)を評価し、CERES衛星観測と比較すると、大陸の大部分で正バイアスであり、MMEは雲量を過小評価し、太陽光が大陸を温めすぎていることが分かる。また、この降水バイアスは、蒸発—降水による水蒸気のリサイクリングによって増幅されていると考えられる。リサイクリング強度を、降水と蒸発の年々変動における関係性のインデックスを用いて評価すると、大陸の全域で過大であり、MMEではERAI再解析に比べリサイクリングがより活発である。

これらの気候モデルにおける雲量や水蒸気のリサイクリング強度の問題は、先行研究で指摘されているものとも整合的である。例えば、雲スキームにおける雲の寿命を延ばすことや、陸面モデルにおける蒸発効率を下げることなどで、夏季北ユーラシアの降水を改善できる可能性が示唆される。

## （３）日本近海の季節的・長期的な温暖化や海流の長期変動が、雲・降水系・低気圧活動に及ぼす影響の評価

## 1 ）東シナ海の季節的・長期的温暖化が九州の集中豪雨に及ぼす影響

水深が浅い東シナ海は冬季に季節風で強烈に冷やされた後、真夏にかけて水温が急激に上昇する。この水温の季節変化が九州の豪雨発生に与える影響を評価するため、2012年7月中旬に甚大な被害をもたらした九州北部豪雨を対象に領域大気モデル実験を実施した。境界条件として7月中旬に観測された東シナ海の水温を与えると、WRFモデルは豪雨の非常に高い再現性を見せた（図(1)-9）。7月中旬の水温平年値を与えても再現性はかなり高いが、豪雨時の大気場であっても6月の水温に替えると降水量が顕著に低下した。この数値実験結果は、雨量観測データの解析から得られる「九州西部の集中豪雨が7月中・下旬に特に多い」傾向（図(1)-10）とも整合的であり、東シナ海水温の季節的昇温が梅雨末期の九州での集中豪雨発生に対する本質的な影響を示唆する。

さらに、CMIP5の全球温暖化予測から得られた気温と水温上昇分を現在の気候平均水温場に加えた感度実験で、顕著な降水量の増加が見られた(図(1)-11)。例えば、もし今世紀半ば以降に九州北部豪雨時と同様な大気循環場が発現したら、7月では現在気候に比べ約30%もの降水量の増加が見込まれることや、6月下旬に発現しても九州北部豪雨に匹敵する雨量となる可能性が得られた。これに対し、気温上昇分のみ与えた実験では大気境界層内の成層が安定化するために対流性降水の増加はやや抑えられ、温暖化に伴う東シナ海の水温上昇が将来の豪雨の発生に重要なことが示された。
図(1)-9（緑棒：CTRL）領域大気モデルWRFにより再現された「九州北部豪雨」期（2012年7月11～14日）の積算雨量の九州域平均値（mm；左軸）。（青棒）大気状態を「九州北部豪雨」期の状態に保ったまま、海面水温（赤丸；右軸）のみ各旬（横軸）の平年値を与えた感度実験における4日降水量(mm；左軸)。Manda et al.（2014；成果論文）による。

図(1)-10 九州西部の気象官署・AMeDASデータに基づき閾値別に集計した降水の旬毎の発生頻度。横軸は日降水量（mm）の閾値。褐色系は6月、赤系は7月。Manda et al.（2014；成果論文）による。

なお、梅雨期の初期から中盤にかけては、熱帯からの暖湿気流は南西諸島周辺に留まっていることが多い。それでも暖湿気流が東シナ海を流れる暖かい黒潮上を吹く際に熱と水蒸気の供給を受け、対流不安定性が局所的に増す傾向にある。これにより、積乱雲が黒潮沿いに列を成して組織化され、その北方に位置する梅雨前線に伴う降水帯とは別の降水帯を形成するケースを見出し、領域大気モデルに黒潮沿いの水温極大が表現される高分解能の水温データとそれを人為的に平滑化した水温場を与えた2つの実験から、対流雲の組織化に黒潮の高い水温が重要であることを明示した（Miyama et al. 2012; 成果論文）。

## 2）日本東方海上の水 温前線とその変動が 大気循環や雲・降水系 に及ぼす影響

最新の全球大気再解析データ ERA

Interimには1979年からの大気観測データが同化されているが、その際に境界条件として与える海面水温データの解像度が前半と後半で大きく異なる特徴がある。2001年の末までは緯度経

図(1)-11 領域大気モデルWRFによる「九州北部豪雨」に関する擬似温暖化実験。左軸は「九州北部豪雨」期（2012年7月11～14日）の積算雨量の九州域平均値（mm）。大気循環を「豪雨」期の状態に保ったまま、6月・7月の平年値の水温を与えた現在気候実験（緑棒；PC）。大気状態を変えずに各月の平年水温分布に2040・90年代に見込まれる水温上昇分を加えた実験（40S・90S）、各月の平年水温分布を変えずに、2040・90年代に見込まれる各月の各気圧面で領域平均された気温上昇分のみを加えた実験（40A・90A）、並びに水温上昇・気温上昇ともに加えた実験（40・90）。各実験で32のCMIP5モデルの気温・水温上昇分の最小値（青棒）、最大値（灰色棒）、及びアンサンプル平均（赤棒）を与えた結果。なお、水温・気温とも各月半ばの状態であることに注意。Manda et al.（2014；成果論文）による。
度1°の解像度なのに対し、2002年の初めからは緯度経度0.5°以上の分解能を持つ衛星観測による水温データに変更となり、日本東方海上の黒潮続流と親潮ジェットに伴う2つの水温前線がきちんと分離して表現されるようになった。よって、これらの水温前線が大気境界層の流れや熱構造、雲や降水分布に与え得る影響について、2001年以前と2002年以降のERA Interim平均場を比較することにより評価することが可能である(Masunaga et al. 2015；成果論文)。その比較から、冬季において従来船舶観測データから確認されていた黒潮続流に沿った海面気圧の極小（気圧の谷）に加え、親潮ジェットに伴う水温前線の暖水側にも弱い気圧の谷が新たに確認された。これらの気圧の谷は、水温前線の冷水側に比して暖水側でより多くの顕熱が海洋から供給されることに対する境界層の圧力調節過程の現れと解釈できる。実際、これらの気圧の谷に伴っては地表傾圧帯が形成され、海上気温勾配が局所的に強化されていることが確認された。但し興味深いことに、これらの地表傾圧帯の形成・維持過程は互いに本質的に異なる事が見出された。親潮ジェット沿いの傾圧帯の形成・維持は、水温前線を横切る海洋からの顕熱供給の顕著な南北差に因るのに対し、黒潮続流沿いの傾圧帯は流軸から南偏し、その形成・維持には気圧の谷へ摩擦収束する海上風による温度移流が重要であることを見出した。さらに、両水温前線の暖水側では、顕熱供給極大による成層度低下に伴って乱流混合が活発化し、混合層厚の極大が見られるとともに、気圧の谷への摩擦収束に伴う上昇流に伴い、雲量が局所的に増大し、対流性降水も増加していることが見出された。こうして2002年以降に全球再解析データに表現された雲・降水や海上風収束への2つの水温前線の影響は、同時期に得られた衛星観測とも整合するものである。即ち、十分な解像度をもつ海面水温場を境界条件に与えてデータ同化を行えば、日本東方沖の黒潮続流や親潮ジェットに伴う2つの水温前線の暖水側における雲・降水量の局所的増大という衛星観測で捉えられる傾向を再現できることを初めて明確に示した(Masunaga et al. 2015；成果論文)。

一方、大気大循環モデルAFESを用いたアンサンプル予報再現実験から、日本東方沖の亜寒帯海洋前線帯の南北変位に伴う水温偏差が海盆規模の大気循環に及ぼし得る影響を調査した

(Okajima et al. 2014; 成果論文). 2011年10月に亜寒帯海洋前線帯で観測された顕著な暖水偏差（平年比最大+3℃以上）のみを境界条件として与えた実験では、平年値の水温分布を与えた実験との差で応答を定義すると、北太平洋上で実際に観測された高気圧性循環偏差が非常に高い有意性をもって再現された。この高い再現性は水温前線の北

図(1)-12 冬季平均海面水温の十年規模変動成分の標準偏差（色）。(左)1970～1989年、(右)1990～2009年。ハッチは両期間での分散比検定が85%で有意な領域（赤:増大傾向、灰色:減少傾向）。矩形領域は変動の作用中心。1990年以降の亜寒帯前線の変動弱化と亜熱帯前線の変動強化が見られる。Miyasaka et al.（2014;成果論文）による。

偏に伴って大気の地表傾圧帯も北上した結果、移動性高低気圧の経路も北上し、それら移動性擾乱からのフィードバック強制が停滞性の高気圧性循環偏差の維持に最も重要なことが見出された。さらに、同様な暖水偏差が観測された他の年に比べ、2011年10月は西方からの停滞性ロスビー波の入射が無く、水温偏差への大気応答が現れ易かったことも分かった。なお、当時熱帯太平洋は
ラニーニャ気味で弱い冷水偏差が赤道上に広がっていたが、熱帯域の水温偏差のみを与えた追加アンサンプル実験から、熱帯からの遠隔影響の影響は北太平洋上の高気圧性偏差を維持するよう働くものの、その振幅は中緯度の暖水偏差への応答の半分に満たないことも示された。

このように、日本東方沖にある亜寒帯海洋前線帯の南北変位に伴う持続的な水温偏差が大気循環変動を強制することが示された。その前線帯の南北変位は海盆中央部における海上風の変動に対する海洋循環系の応答と考えられ、北太平洋大気海洋結合系の10年規模変動を特徴付ける顕著な水温偏差をもたらすことが知られてきた1)。しかし、1950～2009年の60年に亘る観測データを解析したところ、亜寒帯海洋前線帯で水温の10年規模変動が活発だったのは1980年代までで、1990年代以降は亜寒帯前線帯の南東に位置する亜熱帯海洋前線帯における水温変動が活発化したことが見出され（図(1)-12）、北太平洋の10年規模変動が過去数十年の間に長期変調したことが観測データから示された(Miyasaka et al. 2014；成果論文)。さらに、比較的高解像度の大気海洋結合モデルCFES-miniにおいて温室効果気体の濃度を固定した長期積分においても、亜寒帯海洋前線帯と亜熱帯海洋前線帯における水温の10年規模変動が長期的変調し、水温変動の作用中心が期間により異なって現れることが確認できた。これは観測された北太平洋10年規模変動が自然変動の長期的な揺らぎであることを示唆するものである(Miyasaka et al. 2014；成果論文)。そこで、CMIP5モデルの長期積分データに対して同様の解析を行うことで10年規模変動の長期変調のメカニズムについて考察を試みた。海洋前線帯を表現するに十分な解像度のモデルが少ないことや、多くのモデルで亜熱帯海洋前線帯の再現が難しいことなどを反映して、観測と類似した水温の10年規模変動の空間分布が再現できるモデルはかなり少なかった。具体的には、地球温暖化の影響を含まない長期シミュレーションでさえ解析したCMIP5モデルの約40%、それより期間が短い現在気候再現(historical)実験においては16%のモデルしか再現し得なかった。これら再現性の良い少数のモデルからの出力データに見られる10年規模変動の振幅変調を調べたところ、20世紀後半における変調のタイミングが再現できないこと、20世紀と21世紀で10年規模変動の振幅とその変調がモデル間誤差に抗して有意にではないことが判った。そして地球温暖化の影響を含まない長期積分においても同様な変調が起こることから、10年規模変動の長期変調は地球温暖化の影響ではなく自然変動の揺らぎとして起こり得ることが示された。

## 3 ）地球温暖化に伴う海面蒸発と北極域の低気圧活動の将来変化

CMIP5による温暖化予測データの詳細な解析から各地域の地表面蒸発の変化をもたらす要因とその季節性を詳細に分析した（Laine et al. 2014；成果論文）。殆どの海域では、水温上昇による飽和水蒸気圧の増加が蒸発の増加に最も重要な寄与をするが、水温上昇幅を上回る気温上昇の効果がそれを蒸発量の増加を軽減させる傾向があり、これは特に寒冷な亜寒帯海域で顕著なことが見出された。さらには、熱帯・亜熱帯域では海上風の弱化によっても蒸発量増加が軽減される傾向が見出された。

CMIP3・CMIP5モデル群について、現代気候再現の出力データに基づき北極域の低気圧活動のモデル再現性を比較したところ、気候モデルの改善に向けた取り組みにも拘わらず、多くのCMIP5モデルにおいても依然として夏季北極域の低気圧活動が過小評価され、かつモデル間の差異が相当に大きいことが判明した（Nishii et al. 2015；成果論文）。移動性高低気圧が下層に西風加速をもたらすことと整合的に、モデルにおける下層の西風強度も過小評価され、かつ両者のモデル間
b) 2014.1.13-14: “The 2nd International Workshop on CMIP5 Model Intercomparisons for Future Projections of Precipitation and Climate in Asia” jointly held with “The 4th Global Precipitation Measurement (GPM) Asia Workshop on Precipitation Data Application Technique”, Tokyo

差異が正相関を持つことが見出された。また、将来変化として、多くのモデルは夏季北極海上の低気圧活動と下層西風の強化を予測する傾向にあることも示された。これは、温暖化に伴う夏季の気温上昇が北極海に比べシベリア大陸上でより大きい傾向を反映し、シベリア沿岸沖で南北の気温差が拡大し、低気圧の発達に有利になるためと解釈できる（Nishii et al. 2015，成果論文）。

## （４）課題の総括

## 1 ）一般向け小冊子の作成

課題全体から論文化された科学的成果を選択して解説を編集し、本課題の目的と成果を一般に理解してもらうための小冊子を作成した（図(1)-13）。

(ダウンロードURL http://ccsr.aori.u-tokyo.ac.jp/~takayabu/pamphlet.html)

図(1)-13 一般向けの小冊子による成果の発信。

## 2 ）国際会議の主催

各年度末の時期に、海外からのエキスパートを招聘して合計3回の国際会議を主催し、アジア域気候の将来変化に関するCMIP5研究についての情報交換を行った。

a) 2013.3.26–27: International Workshop on CMIP5 Model Intercomparisons for Future Projections of Precipitation and Climate in Asia, Tsukuba
c) 2015.3.27: “The 3rd International Workshop on CMIP5 Model Intercomparisons for Future Projections of Precipitation and Climate in Asia”, Tokyo

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

1）梅雨前線付近の大規模場の再現性を客観的に評価することにより、梅雨前線降水の再現性の高いモデルをうまく選び出す手法を考案したことは、初夏の日本付近の降水に関する理解を深めると同時に、より精確な将来予測を可能にするものと考えられ、科学的意義が大きい。また、衛星データや再解析データ解析から得られた降水特性-大規模場の関係を、気候モデルによる大規模場の予測結果と組み合わせることで、モデルでは直接表現できない降水特性の将来変化を定量的に推定する試みは新しく、科学的意義が大きい。

2）CMIP5マルチ気候モデルの梅雨に伴う降水の再現性に関して、これまでは梅雨前線南北での降水特性の変化という観点では確認されていなかった。本研究成果により、CMIP5気候モデルは、観測で見られるような梅雨前線付近の大規模環境場の状況を再現できることが示され、実際に前線南北で降水強度などの降水特性も変化していることを確認した。しかしながら、観測に比較して弱い降水の頻度が過大、中程度以上の降水の頻度が過小評価であるなど、現状の気候モデルでは再現できていない点も確認された。また、将来の降水変化の気候モデル間のばらつきが、亜熱帯ジェットの鉛直構造の再現性に起因する可能性を示唆したことは、今後のモデル改良に役立つ情報であり、科学的意義が大きい。

3）日本を含む東アジアの気候には、熱帯域やユーラシア大陸からの遠隔影響があることが知られている(Hirota and Takahashi, 2012 $ ^{5} $ )。例えば、エルニーニョの発生時には、フィリピン付近の熱帯降水活動は抑制され、対応する凝結加熱の減少は大気大循環に影響し、日本は冷夏になりやすくなる。また、ユーラシア大陸上の大気波動擾乱は、亜熱帯ジェットを蛇行させ、日本に異常気象に強く関わる。従って、日本付近の気候・気象を理解し、その将来変化を考えるうえで、熱帯域やユーラシア大陸上の降水過程を調べることは重要である。

熱帯域におけるダブルITCZとcold tongueバイアスは、世界中の気候モデルに共通して見られる熱帯降水の重要な問題として知られている。従来の研究では、双方の問題とも海面水温との関係が重要視され、原因が明確に分離されてこなかった。CMIP5とCMIP3とを双方利用した本研究によって初めて、前者は主に大気モデルの積雲対流パラメタリゼーションに起因し、後者は海洋モデル依存性が高いことが指摘され、明確な分離が可能となった。ダブルITCZバイアスに関しては、実際に我々の気候モデルを用いてエントレインメントパラメータを変更する感度実験も行い、具体的なモデルの改良方法も示している。気候モデルのダブルITCZバイアスとCold Tongueバイアスとが別の物理的要因に帰着されることを示したのはこの研究が初めてである。これらの物理プロセスの深い理解は具体的なモデル改良方法を提案するものであり、科学的利用価値が高い。この研究成果は国際誌で発表し、その論文はIPCC AR5でも引用されている。また、ユーラシア大陸上の降水バイアスも世界中のモデルが共通して抱える問題であり、その発生メカニズムを詳細に議論し、改善方法を提案することは科学的に重要である。

4）記者発表したScientific Reports誌掲載の成果論文（Manda et al. 2014）においては、九州西部に甚大な災害をもたらした歴史的豪雨災害が7月後半に最も起こり易いという季節性を統計
的に確認し、かつ数値実験の結果は浅い東シナ海の水温の顕著な季節性が水蒸気供給による大気成層の不安定化を通じて豪雨に本質的に寄与し得ることを初めて明確に示した科学的意義の高い成果である。さらに、温暖化に伴う将来の東シナ海水温の顕著な上昇によって、こうした歴史的な豪雨に匹敵し得るケースが6月下旬でも起こるようになること、7月に発生すれば現在よりも降水量が30％近くも増大する可能性を示唆するものである。

一方、日本東方海上の海洋前線帯において観測された顕著な暖水偏差を与えた大気大循環モデル実験では、北太平洋上で実際に観測された高気圧性循環偏差が従来にない高い有意性をもって再現された(Okajima et al. 2014；成果論文)。これは、従来否定されてきた中緯度海洋変動が大規模大気循環に及ぼす影響を初めて明確に示した結果である。また、東方海上の海洋前線帯における水温の10年規模変動が近年弱化傾向にあることを観測データから見出した成果論文

(Miyasaka et al. 2014)では、10年規模変動の長期変調が温室効果気体濃度を固定した気候モデルでも現れることも確認されることから、長期変調が自然変動の揺らぎと解釈でき、北太平洋域の気候状態の将来変化予測に不確実性をもたらす新たな要因が見出された。さらに、我が国の東方海上の複雑な水温分布が大気及ぼす影響に関する成果論文（Masunaga et al. 2015）においては、全球大気モデルにおいても十分な水平解像度があり、かつ水温前線を表現できる水温データを与えれば、黒潮続流前線や親潮前線に伴う顕著で局所的な水温勾配が大気境界層のメソ構造や雲・降水系の形成に与える影響を表現し得ることを明示した。これにより、水温前線に対する大気境界層内の熱・循環構造の応答やそれに伴う雲・降水系の形成力学の解明が可能になった。

一方、夏季に北極海沿岸に形成されるストームトラックの気候モデル再現性と将来変化に関する成果論文（Nishii et al. 2015）においては、温暖化の著しい北極海域に熱や水蒸気を輸送する温帯低気圧の活動についての再現性が、IPCCクラスの気候モデルにおいては未だかなりの過小評価と相当な不確実性が見られるため、その将来予測にも不確実性が見込まれることを示したもので、シベリア域の陸面・植生などの表現の改善の必要性を促すものである。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

1）梅雨の雨の特徴は、数百km幅の降雨帯の中で顕著な南北差をもち、前線の南側では激しい積乱雲の雨が多い。ジェット気流などが気候変動に伴い僅かに南北移動すると、豪雨頻度など日本域の雨の様相に急激な変化をもたらす可能性を示唆するもので、気候変動の具体的な影響についての知見を与え、温暖化対策策定の際に役立つことが見込まれる成果である。

2）九州北部豪雨の再現・感度実験は、歴史的な豪雨災害が7月後半に特に起こり易いという傾向に、浅い東シナ海の水温の顕著な季節性が本質的に寄与することを初めて明確化したものである。さらに、今世紀半ば以降は東シナ海水温の顕著な上昇によって、こうした歴史的なケースに匹敵する豪雨が6月末にも起こり得る可能性を示唆し、かつ7月に起きれば現在よりも30%もの降水量増加が見込まれる可能性を示唆するもので、いずれも今後の防災・環境政策に役立つ重要な知見を与えるものである。
3）日本東方海上などの海洋前線帯の水温偏差は海洋循環の変動により形成・維持されるため、中高緯度では例外的に大気へ熱力学的強制を及ぼし得るものである。今回の大気大循環モデル実験の結果は季節予報の精度向上にも寄与し得る成果である。

4）一般市民向け小冊子「暑いだけじゃない地球温暖化2：世界の気候モデルが予測する東アジアと日本の雨」は、本課題で発行された査読つき学術論文の成果から、地球温暖化に伴う身近な気象の変化についてのわかりやすい話題を選び、内容を噛み砕いて編集したものであり、国民に地球温暖化の効果を実感してもらうための活用が役立つと考えられる成果である。

### 6. 国際共同研究等の状況

(1)高薮のグループは、2013年より米国ユタ大学のEd Zipser教授および米国Texas A&M大学のChuntao Liu准教授と衛星降雨観測データを用いた極端降雨についての共同研究を行っている。

(2) 中村のグループは、ノルウェー大気研究所やハワイ大学との共同研究を進めており、前者との共同研究の成果として Nishii et al. (2015) を国際学術誌に発表した。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) T. MIYAMA, M. NONAKA, H. NAKAMURA and A. KUWANO-YOSHIDA: Tellus A, 64, 18962 (2012)

“A striking early-summer event of a convective rainband persistent along the warm Kuroshio in the East China Sea”

2) N. OSHIMA, M. KOIKE, Y. KONDO, H. NAKAMURA, N. MOTEKI, H. MATSUI, N. TAKEGAWA and K. KITA: J. Geophys. Res., 118, 23, 13175-13198 (2013)

“Vertical transport mechanisms of black carbon over East Asia in spring during the A-FORCE aircraft campaign”

3) K. TAKAYA and H. NAKAMURA: J. Climate, 26, 23, 9445–9461 (2013)

“Interannual variability of the East Asian winter monsoon and related modulations of the planetary waves “

4) T. MIYAKAWA, S. YOKOI, N. HIROTA, S. HIRAHARA, T. INOUE and Y. N. TAKAYABU: J. Meteor. Soc. Japan, 91, 305-321 (2013)

“A summer Eastern Asian metric for CMIP3 climate models: an iterative selection method”

5) N. HIROTA and Y. N. TAKAYABU: Climate Dynamics, 41, 2909–2920 (2013)

“Reproducibility of precipitation distribution over the tropical oceans in CMIP5 multi-climate models compared to CMIP3”

6) N. HIROTA, Y. N. TAKAYABU, M. WATANABE, M. KIMOTO and M. CHIKIRA: J. Climate, 27, 8707-8723 (2014)

“Roles of convective entrainment in spatial distributions and temporal variations of precipitation.”
7) C. YOKOYAMA, Y. N. TAKAYABU and S. KANADA: J. Climate, 27, 5872–5890 (2014)

“A contrast in precipitation characteristics across the Baiu front near Japan: Part I. TRMM PR observation.”

8) T. MIYASAKA, H. NAKAMURA, B. TAGUCHI and M. NONAKA: Geophys. Res. Lett., 41, 8, 2948–2955 (2014)

“Multi-decadal modulations of the low-frequency climate variability in the wintertime North Pacific since 1950”

9) A. LAINE, H. NAKAMURA, K. NISHII and T. MIYASAKA: Climate Dynamics, 42, 9–10, 2745–2761 (2014)

“A diagnostic study of future evaporation changes projected in CMIP5 climate models”

10) S. OKAJIMA, H. NAKAMURA, K. NISHII, T. MIYASAKA and A. KUWANO-YOSHIDA: J. Climate, 27, 11, 3998-3903 (2014)

“Assessing the importance of prominent warm SST anomalies over the midlatitude North Pacific in forcing large-scale atmospheric anomalies during 2011 summer and autumn”

11) A. MANDA, H. NAKAMURA, N. ASANO, S. IIZUKA, T. MIYAMA, Q. MOTEKI, M. YOSHIOKA, K. NISHII and T. MIYASAKA: Scientific Reports 4, 5741, doi:10.1038/srep05741 (2014) "Impacts of a warming marginal sea on torrential rainfall organized under the Asian summer monsoon"

12) N. SHI and H. NAKAMURA: Tellus A, 66, 22660 (2014)

“Multi-decadal modulations in the Aleutian-Icelandic Low seesaw and the axial symmetry of the Arctic Oscillation signature, as revealed in the 20th century reanalysis”

13) K. NISHII, H. NAKAMURA and Y. J. ORSOLINI: Climate Dynamics, 44, 5–6, 1311–1327 (2015)

“Arctic summer storm track in CMIP3/5 climate models”

14) R. MASUNAGA, H. NAKAMURA, T. MIYASAKA, K. NISHII and Y. TANIMOTO: J. Climate, 28, 1764–1787 (2015)

“Separation of climatological imprints of the Kuroshio Extension and Oyashio fronts on the wintertime atmospheric boundary layer: Their sensitivity to SST resolution prescribed for atmospheric reanalysis”

15) S. MINOBE, B. QIU, M. NONAKA and H. NAKAMURA: "Climate Changes: Multidecadal and Beyond", World Scientific (2015), in press

“Air-sea interaction over the western boundary currents in the western North Pacific”

16) H. NAKAMURA, K. NISHII, L. WANG, Y. J. ORSOLINI and K. TAKAYA: "Dynamics and Predictability of Large-Scale High-Impact Weather and Climate Events", J. Li, R. Swinbank, H. Volkert, R. Grotjahn, Eds., Cambridge University Press (2015), in