ENSOとMJOの異なる位相における
赤道横断北風サージの鉛直構造と発生パターン
茂木耕作(JAMSTEC)
研究背景
1
海洋大陸の気候
北半球の冬季には、ユーラシア大陸上の高気圧とオーストラリア大陸上の低気圧との間の気圧傾度力により、海洋大陸(MC)を南向きの風が吹き抜ける。
2
コールドサージ(CS)
南ユーラシア大陸から発生した寒気の吹き出しは、南シナ海にまで広がり、MCの地域的な降水に大きな影響を与える。
3
赤道横断北風サージ(CENS)
南シナ海南部から北風が赤道を越えてカリマタ海峡やジャワ海に吹き込む現象。カリマタ海峡やジャワ海上の地上で5 m/sを超える強い北風と定義される。
研究の重要性
降水への影響
CENSは日周対流、MJO、およびスマトラ島とジャワ島上空の熱帯波動擾乱との相互作用を通じて降水量を増加させる役割がある。
気候システムへの影響
CENSはこの地域のより広範な気候システムに潜在的な影響を与える可能性がある。
3次元構造の理解
CENSに関連する3次元収束と上昇運動の理解はまだ不十分である。CENSの風と気温の垂直構造を分析することが重要である。
YMC-CSO2021観測キャンペーン
1
期間
2021年1月8日から3月8日まで
2
観測地点
スカルノハッタ国際空港(CGK、6.12°S、106.65°E)とパンカルピナン空港(PGK、2.17°S、106.13°E)
3
観測内容
強化されたラジオゾンデ観測を実施。CENSの南部と北部を捉えるために戦略的に配置。
4
観測機関
インドネシア気象気候地球物理庁(BMKG)および海洋研究開発機構(JAMSTEC)と連携
観測された6事例のCENS
1
CENS1
1月18〜20日
2
CENS2
1月29〜30日
3
CENS3
2月2〜5日
4
CENS4
2月5〜9日
5
CENS5
2月18〜20日
6
CENS6
2月25〜26日
CENSイベントの特徴
北風層の厚さ
PGKでは、CENS1とCENS5は地表から800 hPaまでの下層大気に限定。CENS2、CENS3、CENS4、CENS6は800 hPa以上に広がった。CGKでは、CENS1〜5は800 hPa未満、CENS6は400 hPaに達した。
西風バースト
CGKにおける8 m/sを超える強い偏西風層は、特にCENS2、CENS3、CENS4で300 hPaまで広がった。これはMJOの活発な対流活動と関連している。
CENSイベントの温位特性
寒冷偏差
CENS1、CENS2、CENS3、CENS5は-0.5 Kから-1 Kの寒冷偏差を伴っていた。
CENS4とCENS6の特徴
CENS4とCENS6では顕著な寒冷偏差は見られなかった。
南北方向のSLP傾度パターン
1
2
3
4
1
10°N以北のSLP差
CSに関連するCENS1、CENS2、CENS4、CENS5で2 hPaを超える有意な正のSLP差。
2
CENS4の特徴
正のSLP差は北に向かって減衰。
3
CENS6の特徴
太平洋上のMJOから西に伝播した有意な双子低気圧に関連して負のSLP差。
4
10°S以南のSLP差
6つのCENSイベントすべてで有意な負のSLP差。
過去のCENSイベントの統計分析
160
CENSイベント数
1959年12月、1月、2月、3月の64季節から抽出された総CENSイベント数。
80%
1月と2月の発生率
160件のCENSイベントの80%以上が1月と2月に発生。
1-4
典型的な持続期間(日)
ほとんどのCENSイベントの持続時間は1日から4日の範囲。
CENSとENSOの関係
1
2
3
1
エルニーニョ年
CENSの発生数が最も少ない。
2
ラニーニャ年
CENSの発生数が最も多い。
3
中立年
発生数は中間程度。
ラニーニャ年には、MC領域の大規模な環境条件はウォーカー循環の気圧低下と上昇運動の強化を特徴とし、CENSの発生に好ましい条件を生み出す。
CENSとMJOの関係
MJO位相4-5
35%(36件)のCENSイベントが発生。MCに位置する時期。
MJO位相6-7
52%(53件)のCENSイベントが発生。太平洋上に位置する時期。
MJO活動期
MJOが活動している期間の方が、CENSの発生件数が有意に多い。
CENSの鉛直構造:複合解析結果
北風の特徴
CENSに関連する北風は赤道上で最も強く(5 m/s閾値で800 hPaに達する)、約5°Sまで広がっている。
冷気ドーム
ユーラシア大陸から発生する冷気ドーム(298 Kの等高線で示される)は赤道付近では不明筭になる。
CENSの鉛直構造:複合解析結果
下層収束と上昇運動
CENSの南端の下層収束は15°Sから5°Sの間にあり、これは顕著な上昇運動の領域と一致している。
温位異常
CENSに関連する北風の西部(100°E〜110°E)では、-0.1〜-0.5 Kの温位異常があり、それに伴い下層の明確な収束とより強い上昇運動が見られた。
ジャワ島周辺の降水形成過程
1
CENSと海陸風循環の相互作用
CENSの北風とジャワ島上の陸海風との低レベルの収束が、島の日周降水サイクルを強化する。
2
MJOの影響
CENSイベントの50%以上がMJOフェーズ6〜7と一致し、広範囲にわたる正の降水偏差にMJOからの寄与が含まれている可能性がある。
3
今後の課題
日周成分、CENSによる増加、およびMJO成分を分離して降水形成を検討する必要がある。
CENS、MJO、ENSOの降水への影響
1
ENSO
年々の時間スケールで作用し、MC上の基本状態に影響を与える。ラニーニャの年には、MC領域の降水量が増加する傾向がある。
2
MJO
東向きの伝播を特徴とし、MC全体の降水量変動に主に寄与している。
3
CENS
低レベルの収束の強化を通じて局所的な降水量を調整する上で重要な役割を果たしている。
CENS6の特異性
深い北風層
400 hPaに達する深い北風層を特徴としていた。
関連する大気現象
太平洋上のMJOの西側にある大きな双子低気圧に関連。
稀少性
64年間の統計分析では、CENS6と同様の特徴を持つ他の事例は検出されず、非常にまれなイベントとなっている。
CENSの共通特徴
南半球の低気圧
15°Sと10°Sの間のSLPの減少に関連。
南向きの気圧勾配
南半球の低気圧により南向きの気圧勾配が生じる。
北風の強化
南向きの気圧勾配により北風が強まる。
研究の意義と今後の課題
新たな知見
CENSイベントの鉛直構造と、CS、MJO、ENSOとの関連性について新たな知見を提供した。CENSの3次元構造とその発生メカニズムの理解が深まった。
今後の課題
CENSに関連する寒気移流がMJOの東方向伝播メカニズムと発達プロセスに与える影響の解明。対象を絞った観測キャンペーンとモデリングを使用して、CENS、MJO、ENSOの相互作用をさらに明らかにすることが必要。
結論
1
CENSの鉛直構造
YMC-CSO2021中に観測された6つのCENSイベントの詳細な鉛直構造を明らかにした。
2
統計的特徴
過去のCENSイベントの統計分析により、ラニーニャの年と西太平洋上空で活発なMJOが発生したときに発生率が高くなることを示した。
3
降水への影響
CENSが局所的な降水量の増加に寄与し、MJOとENSOのより大規模な影響を補完する重要性を強調した。