Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
等、熱帯域現象の将来変化が適切に予測されていることの重要性を意味していた。

## (7) 季節性気象現象とその放射フィードバックの再現性とその将来変化に関する研究

CMIP3マルチモデルの20世紀再現実験では、6月のメイユ・梅雨前線降水帯の気候値分布はほぼ適切に再現されるが、多くのモデルでメイユ・梅雨降水帯の年々変動・強雨の空間的・時間的集中性の再現性が良くないことが分かった。8月の太平洋高気圧に関しては、太平洋高気圧が西へ張り出す西方伸張型と、東へ後退する東方後退型のモデルに分けられた。西方伸張型モデルは東方後退型モデルに比べ、弱いインドモンスーンの西風、フィリピン東方の少ない降水量、太平洋高気圧西部での小さい年々及び月内変動という特徴が見られた。CMIP3モデルデータを利用して赤道準2年振動(QBO)の将来変化に関するモデル実験を行った。海面水温の上昇と二酸化炭素濃度の増加は、それぞれQBOの周期を1-3か月、1か月長くする効果があることが分かった。また、波動と平均場の相互作用のデータ解析で有用な3次元波フラックスを導いた。

季節変化における放射フィードバックについて、衛星データとCMIP3マルチモデルデータの比較解析を行った。モデルの放射フィードバックは全天放射、晴天放射、雲放射強制力において、概ね観測と一致しているが、日射の反射、地球放射に分けてみると、雲放射強制力フィードバックでモデルと観測のバイアス及びばらつきが顕著であった。地球放射ではほとんどのモデルで雲の温室効果の強まりが見られることが分かった。

## (8) 衛星等による全球雲放射と降水観測に基づく気候モデル再現性とその将来変化

1) 力学場を介してのアンビル(鉄床雲)や巻雲を含めた上層雲の水平的広がりについて、複数の気候モデルの再現性を評価した結果、モデルは、全体として、対流圏上層の発散の中心位置付近での上層雲の分布の水平的広がりを、観測に比べて過小評価していることがわかった。

2) 大気の熱力学的指標により同定された、対流活動が著しく活発であり、強い下降流が生じづらいと考えられる海洋域を対象とし、雲の短波放射への影響（SWCRF）に対する長波放射への影響（LWCRF）の割合（R）と、大規模大気循環場の指標としての大気中層の上昇流強度との関係について、複数の気候モデルの再現性を評価した結果、モデルは、全体として、上昇流が強い地域においてRを上手く再現する一方で、上昇流・下降流が弱い地域においてRを過小評価することがわかった。上昇流が強い地域における結果は、モデルが光学的に厚い上層雲の雲量を過大評価することに伴うLWCRFとSWCRFの誤差の相殺効果によりもたらされ、一方、上昇流・下降流が弱い地域における結果は、モデルが光学的に薄い上層雲の雲量を過小評価し、光学的に厚い下層雲の雲量を過大評価することに伴うLWCRFとSWCRFの誤差の相乗効果によりもたされることもわかった。

3) Rの二酸化炭素増加時の変化を調べた結果、複数のモデルで予測されるRの二酸化炭素増加時の変化は、上昇流が強い地域に比べ、上昇流・下降流が弱い地域において、ばらつきが大きく、それは、モデル間における中層雲量の変化の大小によりもたらされることがわかった。

## (9) CMIP3マルチモデルを用いた将来気候における季節進行の変化予測

CMIP3による夏の将来変化予測では、梅雨明けに対応する降水量の減少が弱く、現在より降水量の多い状態が続くことから、温暖化すると、日本付近では梅雨が長引き、梅雨明け後も不順な天候になりやすいと予想される。この要因として、先行研究では日本への水蒸気フラックス流入の増加が梅雨末期の雨量の増加に寄与していることが指摘されている。本調査では、こうした効果に加わるものとして、太平洋熱帯域西部の対流圏鉛直循環の弱化にともなって、チベット高気圧の縮小やアジアジェットの南下が見られることを示した。また、日本付近では、ジェット気流が前線帯を日本付近で強める強制力として作用していることを示した。冬については、対流圏熱帯域の成層安定化とともに、対流圏上層の大規模発散が弱化する変化を示すモデルが多く、線形大気モデルを利用した追加実験の結果などから、こうした変化が、プラネタリ波の変化を通じて、CMIP3の冬季北半球の東西非対称な将来変化の形成に寄与していることを示した。日本の将来気候変化において、夏・冬ともに熱帯における変化の影響が及びうることから、熱帯域での予測の不確実性を減らすことも重要である。

## (10) 河川流域の水文循環の再現性とその将来変化に関する研究

日本国内で評価した場合、気候モデルの出力値から算出した将来変化は、モデル間のばらつきの方が排出シナリオによる違いよりも大きかった。総観規模の現象（アジアモンスーンや梅雨など）に応じて気候モデルを評価した現象メトリックと降水量の再現性との間には関連性が認められ、降水現象について気候場の精緻な予測が必要であることが示唆された。流域別にみると、気温の上昇幅は北に行くほど大きくなるため、蒸発散量の将来変化も北日本の流域で相対的に大きく増加する。量的に水収支に大きく影響するのは、将来の気温上昇により降雪から降雨に変化することと、融雪時期が早期化することであり、どの排出シナリオについても、積雪地域では春先の融雪量が大きく低下することが明らかとなった。河川流量については、北日本の流域で降雪量の減少に伴い融雪量が低下することから、河川流量の季節変化が現在よりも平滑化されることが示唆された。南西日
## 他20編

＜査読付論文に準ずる成果発表＞（「持続可能な社会・政策研究分野」の課題のみ記載可）特に記載すべき事項はない。

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1) Takayabu, Y. N.: Evaluations of CMIP3 Model Performances for Various Phenomena in the Atmosphere and Oceans, in the Present-Day Climate and in Future Projections in the MOE S-5 project. International Workshop on Global Change Projection: Modeling, Intercomparison, and Impact Assessment jointly with 2nd International Workshop on KAKUSHIN Program, Yokohama, Japan, Feb. 2009.

2) Nakamura, H.: Pacific-Japan teleconnection pattern: Its dynamics, model reproducibility and future projection. Wallace Symposium, Seattle, U.S.A., 2010.

他277件（リスト省略）

### 6. 研究者略壓

## 課題代表者:高藪緣

1959生まれ、東京大学理学部卒業、東京大学大学院理学系研究科修士課程修了、博士（理学）

国立環境研究所主任研究員、現在、東京大學大気海洋研究所教授

## 研究参画者

(1): (同上)

(2): 中村 尚

1960年生まれ、東北大学理学部卒業、ワシントン大学大気科学科博士課程修了、学術博士（Ph.D.）、東京大学大学院理学系研究科准教授、現在、東京大学先端科学技術研究センター教授

## (3) : 尾瀬智昭

1957生まれ、山口大学文理学部卒業、九州大学大学院修士課程修了、理学博士、気象庁気候情報課、現在、気象研究所気候研究部室長

## (4) : 谷本陽一

1966生まれ、東北大学理学部卒業、博士（理学）、東京都立大学理学部助手、現在、北海道大学大学院地球環境科学研究院准教授

## (5) : 植田宏昭

1969生まれ、筑波大学自然学類卒業、博士（理学）、日本学術振興会特別研究員、気象庁気象研究所研究官、現在、筑波大学生命環境系教授

## (6) :城岡竜一

1964生まれ、気象大学校卒業、北海道大学大学院理学研究科修了、博士（理学）、農水省北海道農業試験場主任研究官、現在、海洋研究開発機構熱帯気候変動研究プログラムチームリーダー

## (7) : 河谷芳雄

1976年生まれ、九州大学理学部卒業、東京大学大学院理学研究科博士課程修了、博士（理学）、現在、独立行政法人海洋研究開発機構地球環境変動領域主任研究員

## (8) : 神沢 博

1953生まれ、京都大学理学部卒業、大学院理学研究科修了、理学博士、国立極地研究所助手、国立環境研究所大気物理研究室長、現在、名古屋大学大学院環境学研究科教授

## (9) : 前田修平

1960生まれ、気象大学校卒業、気象研究所主任研究官、現在、気象庁地球環境・海洋部気候情報課予報官

## (10) : 鈴木靖

1960生まれ、東京大学理学部卒業、東京大学大学院理学系研究科修士課程修了、博士（理学）、（財）日本気象協会首都圏支社調査部部長、現在、京都大学防災研究所特定教授
S-5 地球温暖化に係る政策支援と普及啓発のための気候変動シナリオに関する総合的研究

2. マルチ気候モデルにおける諸現象の再現性比較とその将来変化に関する研究

(1) 熱帯亜熱帯域における雲降水現象の再現性とその将来変化に関する研究

東京大学大気海洋研究所

高薮 縁・木本昌秀

<研究協力者>

東京大学大気海洋研究所

横井 覚・廣田渚郎

宮川知己・横山千恵

（独）海洋研究開発機構地球環境フロンティア研究センター鈴木恒明

平成19年度～23年度累計予算額：136,572千円

（うち、平成23年度予算額：33,564千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 本サブテーマでは、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第4次報告書のため世界気候研究計画(WCRP)第3次結合モデル相互比較プログラム（CMIP3）に集約された気候モデルによる20世紀再現実験および21世紀シナリオ実験を比較解析し、地球温暖化に伴う熱帯亜熱帯域の雲降水現象の変化について調べた。また、サブグループによる様々な大気海洋現象についての研究成果を関連づけまとめる役割を担った。将来変化を議論する際には、現在気候において、現象が気象・気候学と整合的に再現されている点を重視した指標を作成し、CMIP3の24モデルを観測データと比較して評価した上で信頼性の高いモデルを利用した。1）台風、2）熱帯降水分布、3）アジアメトリック、4）一般向けパンフレット作成の4項目において、以下に示す主要な成果をあげた。

1）台風の発生分布と経路の将来変化を調べた。発生分布の評価手法を検討し、現在気候での再現性の良い5モデルにより将来変化を議論し、台風の最多発域が東方に移動することを示した。次に台風の通過経路の変化を発生分布変化と発生後の経路変化とに分けて評価する手法を作成し、将来変化を予測した。2）熱帯海上降水について衛星とCMIP3データの解析、気候モデルによる理想化実験を行った。降水分布再現性が良いモデルは、積雲対流の対流圈中下層湿度への感度が高く、南半球東部熱帯太平洋等の乾燥域で深い対流が抑制され観測と一致した。再現性の低いモデルでは対流抑制効果が弱く、「ダブルITCZ問題」が顕著であった。対流の湿度への感度が適切なモデルによる将来予測では、赤道域東西大循環（Walker循環）の弱化が示された。3）東アジアの夏の天候に影響の大きい梅雨前線、PJパターン、ジェット気流の3現象の再現性解析を統計的に利用し、東アジア気候を総合的に評価する指標「東アジアメトリック」を作成した。全球指標に比べ現象再現性との調和が優れた地域指標ができた。4）テーマ2の成果をパンフレット「暑いだけじゃない地球温暖化—世界の気候モデルから読む日本の将来—」にまとめて出版、配布した。

[キーワード] CMIP3マルチモデル、台風、熱帯降水特性、ダブルITCZ、東アジアメトリック

1. はじめに
私たちの社会生活は、温帯低気圧や台風の強さや経路、熱波や寒波、豪雨や干ばつといった、日々の天候を左右する短周期の気象・海象の強さや場所に大きく影響される。そのため、地球温暖化の進行に伴う短周期現象の将来変化についての見通しは人間社会にとってたいへん重要である。将来気候の解析には世界気候研究計画(WCRP)第3次結合モデル相互比較プログラム（CMIP3）の21世紀シナリオ実験結果などが利用されるが、世界の気候モデルによる答えには、ある程度のばらつきがある。テーマ2では、このばらつきを含むマルチ気候モデルの比較解析の特長を生かして、現象のメカニズムとモデル再現性についての理解を深める。また、気候変化に伴ってそれらが将来どのように変化・変調するかについての予測結果を解釈し、統計解析的手法により気候モデルによる答えの不確実性を減らすことを目指す。本サブテーマ1は、地球温暖化に伴う熱帯亜熱帯域の雲降水現象の変化について調べると共に、10のサブテーマの各グループが担当する様々な大気海洋現象の気候モデル再現性についての研究成果を関連づけてまとめる役割を担う。平成19～23年度の5年間のプロジェクトにおいて、（1）台風、（2）熱帯降水特性、（3）東アジア域の気候評価指標（東アジアメトリック）について研究成果を得た。また、（4）テーマ2それぞれのサブグループによる成果を一般向けにわかりやすくまとめたパンフレットを出版・配布した。各項目に関する背景を以下に記す。

（１）台風発生と経路の再現性とその将来変化：西太平洋で発生する台風は温暖化に伴い減少することが複数の研究グループにより示されている（例えばBengtsson et al. 1996 $ ^{1} $ ）；Sugi et al. 2002 $ ^{8} $ ）。しかし、多種の気候モデルによる予測のばらつきを考慮した研究は少ない。本サブテーマでは、CMIP3気候モデル（CGCM）の20世紀再現実験および温暖化予測実験結果を用いてこの問題に取り組んだ。しかし、これらのCGCMは空間解像度が最高でも100km程度であり、台風を表現するには粗いという問題点がある。本研究では台風発生頻度を左右する環境場の変化を調べることで発生頻度の変化を推測する発生指標（Gray 1975 $ ^{3} $ ，Emanuel and Nolan, 2004 $ ^{4} $ ）を用いた「間接的アプローチ」、および再現された台風そのものを検出して発生頻度の変化を議論する「直接的アプローチ」を検討した。また、台風の通過経路の将来変化についての評価も行った。

（２）熱帯降水分布の再現性とその将来変化：気候モデルにおける熱帯降水分布は非断熱加熱を通じて地球大気の大循環を左右するため、その正しい表現は全球気候にとって大変重要である。しかしながら、これは大気モデルにおける古くからの難しい課題であり、例えば、多くの気候モデルが「ダブルITCZ問題」と呼ばれる熱帯東部南太平洋(西経100°-150°，南緯20°-赤道付近)の非現実的な降水帯分布を作る傾向を持つことなどが指摘されている。熱帯降水分布は、積雲対流パラメタリゼーションと呼ばれる物理過程の表現にも大きく依存するが、この方法は気候モデルによって様々である。そこで、本研究では、CMIP3に集められた多くの気候モデルの熱帯降水分布の再現性およびダブルITCZ問題について、観測と比較しながら、積雲対流パラメタリゼーションの特性に着目して比較解析し、積雲対流パラメタリゼーションの特性との関係を明らかにすることに成功した。

（３）東アジアメトリックの作成：　テーマ２の成果を総合化する研究として、東アジア域における気候場の再現性能を総合的に評価する指標「東アジアメトリック」のプロトタイプを設計した。作成した東アジアメトリックが、広く受け入れられ活用されるものとなるためには、以下の条件を満たしている必要がある。a) 全球の気候場を評価する全球メトリック（Greckler et al. 2008²），Reichler and Kim, 2008⁷）と比較して、注目する東アジア域の現象の再現性能を評価する精度が
明らかに優れていること。b)用法がシンプルで扱いやすいこと。c)評価手法の物理的な意味が解釈できること。本サブテーマではまず、a）クラスター解析（変数を、相互の関連性によりグループ化する手法）により、指標に利用する変数の冗長性を減らし、結果をより物理的に解釈可能なものにした。次に、b）東アジアの夏の天候に影響の大きい梅雨前線、太平洋・日本(PJ)パターン、ジェット気流の3現象の再現性解析を統計的に利用し、気候場指標「東アジアメトリック」を作成した。全球指標に比べ現象再現性との調和が優れた地域指標のプロトタイプができた。

## 2 ．研究開発目的

台風および熱帯亜熱帯における降水プロセスに関して、CMIP3の20世紀再現実験における再現性を、観測データを用いて比較・評価し、その将来変化について不確実性に関する評価を含めて議論する。同時に、気候モデルにおける熱帯亜熱帯の降水過程の表現方法について知見を得る。

また、サブグループが様々な現象について比較解析した結果をとりまとめると共に、現象の再現性評価データを統計的に利用し、東アジア域の天候を左右する現象を適切に評価できる地域気候の評価指標「東アジアメトリック」を作成する。

### 3. 研究開発方法

（１）台風発生頻度の変化を、海面水温や対流圈の循環場といった大規模場の変化から診断する発生ポテンシャルの評価が将来変化の議論に適切か検討する（間接手法）。一方、モデル毎に適切に調節した低気圧性渦度や暖気核の閾値を用いて「台風型擾乱」を定義し、CMIP3の日別データから適切な擾乱を抽出する（直接手法）。作成した台風トラックデータを用いて、西太平洋域での台風発生分布のモデル再現性および経路を評価し、将来変化についての知見を得る。

（２）熱帯降雨観測衛星（TRMM）PR2A25の降水データ、ハドレーセンターのSSTデータ、気象庁再解析データ、及び、CMIP3・CMIP5マルチ気候モデルによる現在気候再現実験・将来予測実験出力データを解析する。東大大気海洋研究所・国立環境研究所・海洋研究開発機構（AORI/NIES/JAMSTEC）でCMIP5に向けて改良された気候モデルMIROC5による理想化実験も行う。

（３）サブグループが担当する様々な大気海洋現象についての再現性評価を関連づけて、アジア域の気候をまとめて評価する指標「アジアメトリック」を作成する。さらに、テーマ全体の成果を一般にわかりやすく伝えるためのパンフレットをまとめる。

## 4 ．結果及び考察

## （１）台風発生と経路の再現性とその将来変化

モデル毎に適切に調節した低気圧性渦度や暖気核の閾値を用いて「台風型擾乱」を定義し、上記直接手法によって作成した台風データを用いて、西太平洋域での台風発生分布のモデル再現性を評価したところ、12モデル中5モデルが高い再現性能

図(1)-1 5つの気候モデルが再現した台風発生数の分布（実線）と将来変化予測（増加はラベル付き実線，減少はラベル付き破線）。5つのモデルの予測傾向が一致する地域を陰影で示してある。
を有していたことがわかった（平成19－20年度）。

直接法により台風発生分布の再現性のよい5つの気候モデルを用い、発生頻度分布変化のマルチモデル予測を行った（平成20－21年度）。その結果、5モデルに共通して、中部太平洋で増加し、南シナ海からフィリピン海で減少すると予測された（図(1)-1）。これは、現在はフィリピン海付近にある台風最多発域が、将来はよりやや東に移動することを意味する。中部太平洋での増加は、多くのCMIP3モデルの共通した特徴であるエルニーニョ型の熱帯海面水温変化パターンに伴って生ずる、西太平洋域での台風の主要発生環境場であるモンスーントラフが中部太平洋まで伸びるという大気循環場の変化に起因すると考えられる。一方、南シナ海からフィリピン海での減少は、台風の種である熱帯渦擾乱が不活発になっていることと関係があると考えられる。

一方で、台風発生頻度の変化を、海面水温や対流圈の循環場といった大規模場の変化から「発生ポテンシャル」を定義して診断する手法も試みた。Emanuel and Nolan (2004) $ ^{4)} $ の発生ポテンシャルを将来予測に用いたところ、上記のような最多発域の東方移動ではなく、熱帯西太平洋全域で増加するという予測が得られた。この不一致は、現在気候の平均的な空間分布や季節変化を用いて発生ポテンシャルを定義しているため生じたと考えられ、このままでは将来予測に応用することは難しいことが示された（平成20-21年度）。

さらに、5つのCMIP3モデルと2つの気象研究所モデルの計7モデルによる台風通過頻度変化のマルチモデル予測を行った（平成22－23年度）。その結果、多くのモデルが東経140°以東の中部太平洋で増加し、その西側と北西側で減少すると予測していることがわかった。

通過頻度の変化は、1．西太平洋域の総発生数、2．発生頻度の空間分布、3．発生後の代表的経路の3つの台風統計特性の変化により生ずる。通過頻度変化のメカニズムや確率を議論するためには、この3項目の寄与を定量化する必要がある。本研究では、十分なサンプル数の台風がある場合に、台風トラックデータのみを用いてこの定量化を行う手法を開発した。この手法を予測に適用したところ、通過頻度変化の大まかな空間構造は発生頻度の空間分布の変化、すなわち主要発生域の東方移動に起因することがわかった。さらに、日本付近では、代表的経路の変化に伴い、西日本で減少、東日本で増加していた。これは、偏西風の軸が将来はやや南に移動することで、日本の南海上の西風が強まることにより台風の経路が東よりになるためだと考察できた。

## （２）熱帯降水分布の再現性とその将来変化

熱帯域に大きな降水量をもたらす深い対流活動は、従来、基本的に海面水温(SST)に伴って発生すると考えられてきた。Takayabu et al. (2010) $ ^{9)} $ は、熱帯降雨観測衛星（TRMM）観測から求められた積雲対流加熱データを用い、SSTの高い地域においても、大気循環の大規模下降域では、中層までで発達を止められる雄大積雲が雨の大半を占め、深い対流による雨は抑制されていることを示した（平成19-20年度）。

関連して、CMIP3による現在気候再現実験の出力データを解析した（平成20-21年度）。まず、現実の降水分布を、CMIP3の各モデルがどの程度再現しているか、Taylor（2001） $ ^{10)} $ により定義されたスキルスコアを用いて評価し、再現性の高い5モデル(HSM)、低い5モデル(LSM)を選択した。観測、HSM、LSMにおける降水、SST、鉛直流を図(1)-2に示す。HSMでは観測と同様に、東部南太平洋の下降流域で対流が抑制されており、南太平洋収束帯（SPCZ）が西太平洋から南東に伸びる。
一方、LSMでは、SST等値線に沿って降水帯が東に伸び、ダブルITCZ問題が見られる。対流の深さと対流圈中下層の湿度の関係を解析した結果、LSMは、観測やHSMに比べて深い対流の湿度依存性が弱く、上昇する対流空気塊が周りの乾燥空気を取り込むこと（エントレインメント）による対流抑制効果が十分に表現されていないことが問題であることが示された(Hirota et al. 2011 $ ^{5} $ )。

CMIP3モデルによる将来予測実験では（平成22-23年度）、多くのモデルが、赤道域中央から東

太平洋の降水量増加、及び熱帯太平洋域の東西のWalker循環の弱化を共通して予測していることがわかった。ただし、その変化の大きさは、モデル間で大きくばらつく。前述のHSMとLSMを比較すると、HSMの変化幅はLSMのものより有意に大きい。HSMでは、降水が増えると環境場が湿るため、対流抑制が効きにくくなり、更に増加するという正のフィードバックが働くからであると考えられる(Hirota and Takayabu, 2011 $ ^{6} $ )。

CMIP5の一部のモデルの降水分布とダブルITCZを調べた。MIROC5など一部のモデルでは改善が見られたが、依然としてダブルITCZが顕著に見られるモデルもある。MIROC5による理想化実験を行い、前述の改善は、主にエントレインメントの表現の変更によるものであることが示された（平成23年度）。

図（1）-2（a）観測、（b）HSM、（c）LSMの降水（色；mm/day）、SST（黒等値線；℃）。青点線は、500hPa面の上昇流域と下降流域の境界を示す。

## （3） 東アジアメトリック

## 1 ）クラスター解析による変数のグループ化（平成20-21年度）

まず、「アジア域」を（北緯50°-南緯15°、東経60°-東経160°）に設定し、23個の大気海洋の変数を選び、自乗誤差値（RMSE）を利用してアジアメトリック（AMPI）の第1試算を行った。さらに、AMPIを校正する変数の冗長性（相関する変数のダブルカウント）を削減するため、各変数についてのマルチモデルの誤差値パターンを利用してクラスター解析(Wilks, 2006 $ ^{12} $ )を試みた。同様に、現象の20世紀再現性の評価指標のモデル間分布についても、クラスター解析を試みた。これらを比較解析してみると、20世紀再現性メトリックが近い現象は、気候場メトリックのクラスター特性が近い傾向が見られる。このことは、現象群と気候場要素との効果的な対応付けの可能性を示唆し、現象と結びついたより効果的なアジアメトリックを設計するためのデータを得ることができた。この結果を論文にまとめて発表した。

## 2 ）夏季の東アジアメトリックの作成（平成22-23年度）

次に、実際に東アジアの夏季の気候を左右する複数の現象を選択し、それらの現象の再現性を全球気候メトリックに比べて顕著によく表現する東アジアメトリックを以下の3ステップで開発
した。東アジアメトリックは、例えばアジア域気候を領域気候モデルでダウンスケーリングし、より詳細な気候予測結果が知りたい場合、どの気候モデルを親モデルとして使うべきか等の情報

を与えてくれる。

図(1)-3 東アジアの夏の気候を評価するメトリックの変数と領域。赤色の影をつけた領域で右下の3つの変数、即ち、上空12kmの東西風、高度1.5kmの南北風、及び降水量の3変数がよく再現されるモデルは、ジェット気流、PJパターン、梅雨をよく再現す

○ ステップ 1：東アジアの夏の気候の決め手となる現象を選択。ここでは、ジェット気流の位置、PJ パターン（フィリピン域と日本域の夏の雨がシーソーする現象）、梅雨の3つの現象を選択。

○ ステップ2：選択した3つの現象の現象メトリック値を各モデルについて計算。それと相関のよい気候場メトリックを作り出す基本場の変数と領域を選択。（図1-(3)）

○ ステップ 3：東アジアメトリックと現象メトリックとの相関で両者の親和性を評価。

ステップ 1、2 で作成した東アジアメトリックと従来の全球メトリックとを、現象メトリックとの相関の観点から比較すると、PJパターンについては、もともと全球メトリックとの相関もよいがやや改善、梅雨との相関（-0.02→0.55）、および3現象の総合評価（0.49→0.92）が著しく改善した。「ジェット気流」の再現性も大きく改善した。このように東アジアの夏の気候の代表性が高い指標ができたことが確認された。

## （４）一般向けパンフレット「暑いだけじゃない地球温暖化」の出版

テーマ2の各サブテーマの成果から、日本の気候の将来変化に関するわかりやすい成果をテーマ2の各サブテーマの成果から、日本の気候の将来変化に関するわかりやすい成果を抽出し、一般向けのパンフレット「暑いだけじゃない地球温暖化—世界の気候モデルから読む日本の将来—」を編集出版し、一般向け講演会やインターネットを通じて広く配布した。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

本研究より以前には、台風の統計特性に関するマルチモデル予測はほとんど行われておらず、単一モデルのみを用いた予測に比べて不確実性が小さいと考えられる予測情報を抽出できたことは意義がある。また、通過頻度変化を要因別に分解する手法は、直接的手法による予測の信頼性評価以外にも、通過頻度の季節内変動や年々変動の解析など、多くの研究への応用が期待される。

気候モデルの熱帯降水分布再現性および、長く気候モデルに頻出する問題点であった「ダブルITCZ」を、対流活動と環境場の関係性から解明した。実際にMIROC5の理想化実験を行い、対流空
気塊による環境場の空気の取り込み効果の表現によって降水分布再現性と「ダブルITCZ」問題を、大きく改善できることが示された。CMIP5でも多くのモデルにダブルITCZ問題は存在するが、同様の改良が可能であることを示唆される。また、CMIP3による将来予測実験において、対流と環境場の関係性が、太平洋赤道域の降水量・循環場の変化の大きさを決める一因となっていることを示した。対流と環境場湿度の関係を適切に表現できるモデルを選択することで、より現実的な熱帯域の将来予測を行うことができると考えられる。

## （２）環境政策への貢献

CMIP3、CMIP5のマルチモデル比較によって得られた成果論文は、IPCC第5次評価報告書（AR5）のWG1の報告の原稿への引用論文となっており、国際的な環境政策に貢献している。また、一般向けパンフレット「暑いだけじゃない地球温暖化—世界の気候モデルに読む日本の将来—」は、既に1300部程度が一般に配布されており、地球温暖化問題とそれへの取り組みを一般市民に知ってもらうために貢献している。

## 6 ．国際共同研究等の状況

熱帯降水分布の再現性と将来変化の研究において利用している熱帯降雨観測衛星データを用いた3次元潜熱加熱推定データは、アメリカ航空宇宙局(NASA)/GSFCのW.-K. Tao博士との共同研究において、高薮を含む日本チームが主体的に開発しているものである。台風発生および経路の将来変化研究においては、香港市立大学のJ. C. L. Chan教授と共同研究を行った。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) Yokoyama, C. and Y. N. Takayabu (2008): A statistical study on rain characteristics of tropical cyclones using TRMM satellite data. Mon. Wea. Rev., 136, 3848-3862. doi:10.1175/2008MWR2408.1.

2) Suzuki, T., K. Ninomiya, Y. N. Takayabu, and S. Emori (2008): AGCM experiment of the effect of cumulus suppression on convection center formation over the Bay of Bengal, J. Geophys. Res., 113, D16104. doi: 10.1029/2007JD009686.

3) Takayabu, Y. N. and M. Kimoto (2008): Diurnal variations in rainfall simulated using the CCSR/NIES/FRCGC AGCM and dependence on cumulus schemes. J. Meteor. Soc. Japan, 86A, 163–173.

4) Kug, J.-S., K. P. Sooraj, D. Kim, I.-S. Kang, F.-F. Jin, Y. N. Takayabu, M. Kimoto (2009): Simulation of state-dependent high-frequency atmospheric variability associated with ENSO. Clim. Dyn., 32, 635-648. doi 10.1007/s00382-008-0434-2.

5) Takayabu, Y. N. and K. Hikosaka (2009): Statistical analysis of oceanic rainfall characteristics in the Baiu season utilizing TRMM PR data. J. Meteor. Soc. Japan, 87A, 339-352. doi:10.2151/jmsj.87A.339.

6) Sato, N., C. Takahashi, A. Seiki, K. Yoneyama, R. Shirooka, and Y. N. Takayabu (2009):
An evaluation of the reproducibility of the Madden-Julian Oscillation in the CMIP3 multi-models. J. Meteor. Soc. Japan, 87, 791-805. doi:10.2151/jmsj.87.791.

7) Seiki, A., Y.N. Takayabu, K. Yoneyama, N. Sato, and M. Yoshizaki (2009): The oceanic response to the Madden-Julian Oscillation and ENSO, SOLA, 5, 93-96. doi:10.2151/sola.2009-024.

8) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan (2009): Tropical cyclone genesis frequency over the western North Pacific simulated in medium-resolution coupled general circulation models. Clim. Dyn., 33, 665-683. doi:10.1007/s00382-009-0593-9.

9) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu (2009): Multi-model projection of global warming impact on tropical cyclone genesis frequency over the western North Pacific. J. Meteor. Soc. Japan, 87, 525-538. doi:10.2151/jmsj.87.525.

10) Takayabu, Y. N., S. Shige, W.-K. Tao, and N. Hirota (2010): Shallow and deep latent heating modes over tropical oceans observed with TRMM PR Spectral Latent Heating data. J. Climate, 23, 2030-2046.

11) Sato, N., K. Yoneyama, Y. N. Takayabu, R. Shirooka, and M. Yoshizaki (2010): Variability of oceanic surface and subsurface layers associated with the northward-propagating intraseasonal variability. Deep-Sea Research II, 57, 1201-1211. doi:10.1016/j.dsr2.2009.12.009.

12) Seiki, A., Y. N. Takayabu, K. Yoneyama, and R. Shirooka (2010): The impact of trade surges on the Madden-Julian Oscillation under different ENSO conditions, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 6, 49-52. doi:10.2151/sola.2009-024.

13) Seiki, A., Y. N. Takayabu, T. Yasuda, N. Sato, C. Takahashi, K. Yoneyama, and R. Shirooka, (2011): Westerly wind bursts and their relationship with ENSO in CMIP3 models. J. Geophys. Res., 116, D03303. doi:10.1029/2010JD015039.

14) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu (2010): Environmental and external factors in the genesis of tropical cyclone Nargis in April 2008 over the Bay of Bengal. J. Meteorol. Soc. Japan, 88, 425-435. doi:10.2151/jmsj.2010-310.

15) Hirota, N., Y. N. Takayabu, M. Watanabe, M. Kimoto (2011): Precipitation reproducibility over tropical oceans and its relationship to the double ITCZ problem in CMIP3 and MIROC5 climate models. J. Climate, 24, 4859-4873. doi:10.1175/2011JCLI4156.1

16) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, K. Nishii, H. Nakamura, H. Endo, H. Ichikawa, T. Inoue, M. Kimoto, Y. Kosaka, T. Miyasaka, K. Oshima, N. Sato, Y. Tsushima, and M. Watanabe (2011): Application of cluster analysis to climate model performance metrics. J. Appl. Meteor. Climatol., 50, 1666-1675. doi:10.1175/2011JAMC2643.1.

17) Hirota, N. and Y. N. Takayabu (2012): Inter-model differences of future precipitation changes in CMIP3 and MIROC5 climate models. J. Meteor. Soc. Japan, 90A, 307-316. doi:10.2151/jmsj.2012-A16.

18) Miyakawa, T., Y. N. Takayabu, T. Nasuno, H. Miura, M. Satoh, and M. W. Moncrieff (2012): Convective Momentum Transport by Rainbands within a Madden-Julian Oscillation in a
Global Nonhydrostatic Model with Explicit Deep Convective Processes. Part I: Methodology and general results. J. Atmos. Sci., 69, 1317–1338.

## <査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない。

くその他誌上発表（査読なし）>

1）高薮縁(2009)：心に残る一冊「猿橋勝子という生き方，科学，2009年8月号，933-934.

2）高薮縁(分担執筆)（2011）：科学者の本棚「鉄腕アトム」から「ユークリッド原論」まで．科学編集部，岩波書店，263頁.

3）高薮縁，横井覚，廣田渚郎，宮川知己(2011)：暑いだけじゃない地球温暖化--世界の気候モデルから読む日本の将来．東京大学大気海洋研究所，22頁.

## （2） 口頭発表（学会等）

1) 高薮縁：次世代静止気象衛星による雲・降水・雷観測への期待 - 熱帯気象の立場から-. 日本気象学会2007年度秋季大会，札幌，2007.

2) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan: A climate model intercomparison of the tropical cyclogenesis over the western north Pacific. 2nd Workshop on Climate Risk Assessment, Yokohama, Japan, 2008.

3) Takayabu, Y. N. and S. Shige: Tropical and subtropical latent heating distribution estimated with the Spectral Latent Heating algorithm using TRMM PR. ISAM6, Fukuoka, 2007.

4) Takayabu, Y. N. S. Shige, and S. Yokoi: Three-dimensional distributions of tropical and subtropical latent heating obtained from the SLH algorithm. European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria, 2008.

5) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan: Seasonal march of tropical cyclogenesis simulated in eight climate models from WCRP CMIP3 multimodel dataset. European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria, 2008.

6) Takayabu, Y. N.: Evaluations of CMIP3 Model Performances for Various Phenomena in the Atmosphere and Oceans, in the Present-Day Climate and in Future Projections in the MOE S-5 project. International Workshop on Global Change Projection: Modeling, Intercomparison, and Impact Assessment jointly with 2nd International Workshop on KAKUSHIN Program, Yokohama, Japan, Feb. 2009.

7) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu: Multi-model Projection of Tropical Cyclogenesis over the Western North Pacific using CMIP3 Archive. International Workshop on Global Change Projection: Modeling, Intercomparison, and Impact Assessment jointly with 2nd International Workshop on KAKUSHIN Program, Yokohama, Japan, Feb. 2009.

8) Takayabu, Y. N. and S. Shige: Dynamical and Thermodynamical Controls on Tropical and Subtropical Convective Activity Inferred from Three Dimensional Latent Heating Distributions with TRMM SLH Data. 2008 American Geophysical Union Fall Meeting, San
Francisco, U.S.A., Dec. 2008.

9) Takayabu, Y. N. S. Shige, and W.-K. Tao: Examination of cumulus convective regimes utilizing TRMM PR-based SLH estimates of Q1-QR. Third International Workshop on High-Resolution and Cloud Modeling, Honolulu, Dec. 2-4, 2008.

10) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu: Multi-model comparison of global warming impacts on tropical cyclone genesis frequency over the western North Pacific. 2008 American Geophysical Union Fall Meeting, San Francisco, U.S.A., Dec. 2008.

11）高薮縁，重尚一：TRMM SLHデータを用いた熱帯域の積雲対流活動に対する大規模場効果の解析．日本気象学会秋季大会，仙台，2008年11月.

12）横井覚，高畿縁：CMIP3マルチモデルデータを用いた温暖化時の台風発生頻度変化予測．日本気象学会秋季大会，仙台，2008年11月.

13）横井覚，高畿縁：ベンガル湾におけるサイクロンの発生環境について．日本気象学会秋季大会，仙台，2008年11月．

14) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu, J. C. L. Chan: Seasonal march of tropical cyclogenesis simulated in eight climate models from WCRP CMIP3 multimodel dataset. JSPS 5th University Allied Workshop on Climate and Environmental Studies for Global Sustainability, Chiba, Japan, Jul. 2008.

15）横井覚，高瀬縁：サイクロンNargis発生時のTC genesis potentialに関する考察．日本地球惑星科学連合2008年大会，千葉，2008年5月.

16）高薮縁，重尚一：TRMM SLHβ版データによる潜熱加熱分布解析．日本気象学会春季大会，横浜，2008年5月．

17）横井覚，高毅縁，J. C. L. Chan：西太平洋域における台風発生数のマルチモデル比較．日本気象学会春季大会，横浜，2008年5月．

18) Takayabu, Y. N. and S. Shige: Three-dimensional distributions of tropical and subtropical latent heating obtained from the SLH algorithm. European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria, Apr. 2008.

19) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan: Seasonal march of tropical cyclogenesis simulated in eight climate models from WCRP CMIP3 multimodel dataset. European Geosciences Union General Assembly, Vienna, Austria, Apr. 2008.

20) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu: Multi-model projection of global warming impact on tropical cyclone genesis frequency over the western North Pacific. The University Allied Workshop on Climate and Environmental Changes, Korea, 2009.

21) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu: Climate model intercomparison and multi-model based future projection on tropical cyclogenesis distribution over the western North Pacific. MOCA-09, the IAMAS-IAPSO-IACS 2009 Joint Assembly, Canada, 2009.

22) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan: Multi-model based projection of tropical cyclone genesis frequency over the western North Pacific basin using CMIP3 archive. Fourth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology, Japan, 2009.

23）廣田渚郎，高薮縁：CMIP3マルチモデルにおける熱帯海上の非断熱加熱の鉛直構造．熱帯気象
研究会，札幌，2009.

24）横井覚，高薮縁，西井和晃，宮坂貴文，小坂優，中村尚：クラスタ解析を用いた気候モデルの気候場再現性能評価の試み．アジアメトリックWG，日本気象学会秋季大会，福岡，2009.

25) Yokoi, S., Y. N. Takayabu, and J. C. L. Chan: Tropical cyclogenesis frequency simulated by CMIP3 climate models and multi-model based future projection. International Workshop on Advancement of Typhoon Track Forecast Technique, Japan, 2009.

26）廣田渚郎，高薮縁：CMIP3マルチモデルにおける熱帯海洋上の非断熱加熱の鉛直構造．日本気象学会2009年秋季大会，福岡，2009.

27) Hirota, N. and Y. Takayabu: Vertical structure of convective heating over tropical oceans in the CMIP3 models. AGU Fall Meeting, California, U.S.A., 2009.

(28) Takayabu, Yukari N.: Shallow and deep modes of tropical precipitation heating and their relationship to large-scale environments. BIRS Conference on Multiscale processes in the tropics, Apr. 27–May 01, 2009, Banff, CA, 2009.

29) Takayabu, Yukari N.: Climate Change Impacts on Typhoon. The 5th International Coordination Group (ICG) Meeting GEOSS Asian Water Cycle Initiative (AWCI) Tokyo, Japan, 2009.

30) Takayabu, Yukari N.: Evaluations of CMIP3 Model Performances for Various Phenomena in the Atmosphere and Oceans, in the Present-Day Climate and in Future Projections. IPCC Expert meeting on assessing and combining multi model climate projections. Boulder, U.S.A., 2010.

31) Takayabu, Yukari N.: A collaborative attempt to project future changes of atmospheric and oceanic phenomena utilizing CMIP3 multi climate model outputs. Second International Workshop on Global Change Projection: Modeling, Intercomparison, and Impact Assessment jointly with 3rd International Workshop on KAKUSHIN Program, Tsukuba, Japan, 2010.

32）横井覚，高薮縁：西太平洋における台風存在頻度の長期変化とその要因．日本気象学会2010年度春季大会，東京，2010.

33）廣田渚郎，高薮縁：CMIP3マルチモデルにおけるダブルITCZ．日本気象学会2010年度春季大会，東京，2010.

34) Yokoi, S. and Y. N. Takayabu: Attribution of long-term variability in tropical cyclone occurrence frequency over the western North Pacific. Western Pacific Geophysics Meeting, Taipei, Taiwan, 2010.

35）横井覚，高綾縁：大西洋における熱帯低気圧の存在頻度の長期変動．日本気象学会2010年度秋季大会，京都，2010.

36）廣田渚郎，高薮縁，住明正：2001年以降の再解析データを用いたCMIP3将来予測実験の検証の試み．日本気象学会2010年度秋季大会，京都，2010.

37) Takayabu, Y. N. and H. Higuchi: Inter-and intraseasonal variations of cloud and precipitation characteristics over the Amazon Basin observed with TRMM PR and Cloudsat CPR data. 29th Conference on Hurricane and Tropical Meteorology of the American Meteorological Society, Tucson, U.S.A., 2010.