講義ノート（ｐｐｔ）は上記web siteで取得可 ＃但し、前日に準備すると思われるのであまり早々と印刷しない方が身の為 気候力学II（2007年度後期） 　　　　 担当教員　木本昌秀（東京大学気候ｼｽﾃﾑ研究ｾﾝﾀｰ） 　　 kimoto@ccsr.u-tokyo.ac.jp 　　 http://www.ccsr.u-tokyo.ac.jp/~kimoto/ 2007年10月4日（木）～2008年1月31日（木） 現在わかっている休講日：11/1、12/6、12/13、12/20 講義ノート（ｐｐｔ）は上記web siteで取得可 ＃但し、前日に準備すると思われるのであまり早々と印刷しない方が身の為 Official Syllabus 主として中高緯度で観測される気候変動の実態と、それに関与する様々な時空間スケールを持つ現象の間の相互作用について議論する。具体的に採り上げる現象は、北大西洋振動や北太平洋の10年規模変動に伴う中緯度での大気海洋相互作用とストームトラックの役割、ENSOの遠隔影響に伴う北太平洋水温偏差の形成における大気海洋相互作用、北太平洋10年規模変動における海洋波動や海洋前線帯の役割、南北半球の環状モード変動におけるストームトラックや惑星波変動の役割などである． シラバス 気候力学 II 主として中高緯度で観測される気候変動の実態と、それに関与する様々な時空間スケールを持つ現象の間の相互作用について議論する。具体的に採り上げる現象は、北大西洋振動や北太平洋の10年規模変動に伴う中緯度での大気海洋相互作用とストームトラックの役割、ENSOの遠隔影響に伴う北太平洋水温偏差の形成における大気海洋相互作用、北太平洋10年規模変動における海洋波動や海洋前線帯の役割、南北半球の環状モード変動におけるストームトラックや惑星波変動の役割などである．

目次 基礎編 応用編 大気長周期変動、ＰＮＡ，ＮＡＯなど 基本的解析手法等 若干の気象力学 中立モード理論 ＳＥＬＦ 中緯度大気海洋相互作用 準地衡方程式系 不安定問題 定常ロスビー波 強制プラネタリー波 擾乱の集団的振る舞い、平均流との相互作用 線型応答問題　 応用編 中立モード理論 ＳＥＬＦ 中緯度大気海洋相互作用

Least-damped (or quasi-neutral) mode of 3-D basic states 中立モード理論

Linear modes of climatological basic states u-vectors singular values v-vectors ∴ Singular mode with the smallest s will have the longest persistence

３次元基本場の最小減衰モード 応用例：北極振動の力学 ３次元基本場の最小減衰モード 応用例：北極振動の力学

The Arctic Oscillation

& 3-month running mean

Linear operators zonal-wave coupling term stationary wave feedback

Zonal-eddy coupling and a neutral mode theory for the Arctic Oscillation M. Kimoto1, F.-F. Jin2, M. Watanabe1, and N. Yasutomi1 (Geophys. Res. Lett., 28, 737-740, 2001) Neutral Modes Observation AO 500hPa Height 2L Linear Balance Model 1st Singular Mode 400hPa ψ

300hPa Ubar & EP-flux Height & E-vector Obs. Neutral mode (T10L20) Kimoto et al. (2001; GRL)

A ‘tilted-trough’ mechanism for the zonal-eddy interaction

Barotropic Vorticity Equation

Effective forcing mechanisms for AO/NAO? 2. Eurasian SNOW Watanabe & Nitta (1999)

2000/2001 Winter ２０００　　２００１ Oct 2000 Snow Cover Anomaly

Initial condition :15~24 Oct.2000 - 15~24 Oct.1988 Z500 Obs. T1000 GCM

十年規模気候変動

定常偏差－ストームトラック間の相互作用 positive NAO northward eddy feedback deflection contour: 1x106m2s-2 contour: 5x106m2s-2

大西洋十年規模変動と 中緯度大気海洋相互作用

Effective forcing mechanisms for AO/NAO? North Atlantic SSTA Observed and AGCM-simulated NAO index Rodwell et al. (1999)

Reemergence Watanabe and Kimoto (2000a)

Reemergenceがもたらすもの lag correlation of monthly projection coefficients experiment by a mixed layer model local damping ～ 7mo “effective damping time” 95% significance SST T at 100m Watanabe and Kimoto (2000a)

CTL PS1 Atmos. Ocean PS2 QC QAO QOA (couple) (uncouple) SST clim. daily QC QAO QOA T21 CCSR/NIES AGCM coupled to a 50-m slab ocean flux correction applied three 60-yr integrations Detection of ‘optimal SST forcing’ Watanabe and Kimoto (2000, QJRMS)

SST forcing model NAO X1 X1’ X2 heating mean position of PBL heating latent heating mean position of the storm track [K/day] Watanabe and Kimoto (2000)

Possible air-sea feedback loop Watanabe and Kimoto (2000)

Figure 1. Sounding sites (black squares: SST-SAT < 1C; white triangles: 1C < SST-SAT < 5C; gray circles: SSTSAT > 5C) on (a) the Kaiyo-maru cruise from 24 February to 17 March 2004, and (b) the Shoyo-maru cruise from 19 December 2003 to 8 January 2004. Superimposed are SST (dashed contour at 1C intervals) and surface wind speed (color in m s1) averaged during each cruise based on TRMM satellite observations. The solid line and cross in Figure 1a indicate the cross section ‘‘Line A’’ and site for the particular sounding shown in Figures 2 and 3, respectively. Figure 2. (a) Longitude-height section of scalar wind speed (color in m s1) and virtual potential temperature (contour at 1K intervals) along 37N during the Kaiyo-maru cruise. Open stars denote the ABL height defined as the lowest height where virtual potential temperature increases by 1C from the surface. Grey shade denotes soundings without reporting wind. (b) SST (black line in C) and SAT (red line in C). (c) SST-SAT (blue line in C) and surface wind speed (orange line in m s1). The cross in Figure 2c corresponds to the particular sounding shown in Figure 3. Figure 5. Composite vertical profiles of (a) virtual potential temperature (K), and (b) wind speed (m s1) for SST-SAT > 5C (solid line) and SST-SAT < 1C (dotted line). A total of 25 (24) soundings are used for the unstable (neutral) composite. Tokinaga et al. (2006; GRL)