熱帯海上における降水特性による 降水・循環の将来変化パターンの マルチモデル間の違い 廣田渚郎、高薮縁 (東大AORI) 2011/6/9

・SSTが高くても、大気中下層(~600hPa)が乾燥していると 深い対流が抑制される。 ↑ CMIP3モデル、 -熱帯降水分布再現性 はじめに1: ・SSTが高くても、大気中下層(~600hPa)が乾燥していると 　深い対流が抑制される。 　(Takayabu et al., 2010, JC) ↑ CMIP3モデル、 -熱帯降水分布再現性 -ダブルITCZ 　に重要。 　(Hirota et al., in press, JC) ・エントレインメント表現を 　改良したMIROC5では、 　ダブルITCZが改善された。 (Chikira, 2010) 降水量 (色), SST (線) [SON] TRMM 再現性高 再現性低 (Hirota, et al. in press)

大気加熱 vs RH600 降水分布の 再現性高も低も、 RH600 > 50 % 深い RH600< 50% 浅い 深い対流の Q1-QR(色)、PDF(白線)、降水強度(青線) 大気加熱 vs RH600 (Q1-QR; 色) (横軸) 降水分布の 再現性高も低も、 　RH600 > 50 % 深い 　RH600< 50% 浅い 再現性高 再現性低 深い対流の RH600依存性は、 再現性高で再現性低より大きい。 (Hirota et al. , in press, JC) 低-高 dry←RH600[%]→humid

・CMIP3モデルによる将来気候実験では、 -赤道付近中央~東太平洋で降水量増加 -Walker循環の弱化 -Hadley循環の弱化 はじめに2: ・CMIP3モデルによる将来気候実験では、 　　-赤道付近中央~東太平洋で降水量増加 　　-Walker循環の弱化 　　-Hadley循環の弱化 　が多くのモデルに共通して予測されている。 　 (IPCC, 2007) ・変化の大きさなどに、 　モデル間の大きなばらつき。 　どのモデルの予測の 　信頼性が高いか? (Knutti, 2010) 降水量変化 (IPCC, 2007)

目的: ・熱帯海上降水分布・循環場の将来変化の 　マルチモデル間の違いを調べる。 　　　　↑ モデル間の対流特性の違いから理解できるか？

データ: CMIP3 MIROC5(AORI/NIES/RIGC) TRMM (98-07) prcp., Q1, QR 　Hadley Centre SST(HadISST) 　JRA25, ERA40 reanalyses 現在気候： 1981-2000平均 将来変化： [2081~2100]-[1981~2000] 熱帯海上で、 　年平均値を解析する。 CMIP5で使う新Version エントレインメント率が 環境場の状態に依存する。 (Chikira and Sugiyama, 2010) Model Convective scheme JRA Pan and Randall (1998) ERA Tiedke (1989), Gregory (2000) BCCR Bougeault (1985) CCCMA* Zhang and McFarlane (1995) CCCMA_t63* CNRM CSIRO_0 Gregory and Rowntree (1990) CSIRO_5 GFDL_0 Moorthi and Suarez (1992), Tokioka (1988) GFDL_1 GISS_AOM Russell et al. (1995) GISS_E_H Del Genio and Yao (1993) GISS_E_R IAP INGV_ECHAM4 Tiedke (1989), Nordeng (1994) INMCM3* Betts (1986) MIROC_H Pan and Randall (1998), Emori (2001) MIROC_M MIUB* MPI_ECHAM5 MRI* Pan and Randall (1998), Tokioka (1988) MIROC5 Chikira and Sugiyama (2010) CMIP3 BCCR IAP CCCMA* IPSL CCCMA_t63* INGV_ECHAM4 CNRM INMCM3* CSIRO_0 MIROC_H CSIRO_5 MIROC_M GFDL_0 MIUB* GFDL_1 MPI_ECHAM5 GISS_AOM MRI* GISS_E_R (*flux adjustment)

[現在気候] 熱帯海上(30S-30N)降水分布再現性 (Taylor, 2001) Ref: TRMM Reanalyses MIROC5 Flux Adjustment CMIP3 HighScoreModels LowScoreModels

現在気候 vs 将来変化: 熱帯海上(30S-30N)の降水分布 パーフェクトモデルテスト 分布の類似性はTaylorスキルスコアで評価 相関 有意 将来変化の類似性 ▲: LSMとLSM ●: HSMとHSM ○：MIROC5と他モデル ・ : その他 Abe et al. (2009) と整合的 現在気候の類似性

HSM vs LSM: Δ降水量(color) とΔω500(contour)

HSM vs LSM: 5S-5Nの東西鉛直循環の変化(色はω500)

HSM vs LSM: Δ降水量(color) とΔω500(contour) LSM－HSM(ハッチは有意性)

赤道付近中央~東太平洋で、 [HSM] 1.05 = 0.94 + 0.11 + 0.00 [LSM] Q1-QR(色)、PDF(白線)、降水強度(青線) HSM LSM 20世紀　　　 21世紀 RH600のPDF dry←RH600[%]→humid [HSM] [LSM] 1.05 = 0.94 + 0.11 + 0.00 0.67 = 0.54 + 0.12 + 0.00 降水強度のRH依存性が大きい フィードバックが強い

MIROC5: HSMと同様に ・Walker循環弱化 ・赤道付近 中央~東太平洋 で降水量増加 特徴的なのは、 赤道付近中央太平洋の Δ降水量(色)とΔω500(線) MIROC5: HSMと同様に ・Walker循環弱化 ・赤道付近 　中央~東太平洋 　で降水量増加 特徴的なのは、 赤道付近中央太平洋の 降水量増加は 500hPa程度の深さの 対流による。 東西鉛直循環の変化(色はΔω)

まとめ: 　・熱帯海上降水分布について、 　　現在気候が類似なモデルは、将来変化も類似している。 　・現在気候再現性の高いHSMと低いLSMは、 　　Walker循環が弱化し、赤道付近太平洋の降水量増加。 　・ただし、変化の大きさがHSMの方が大きい。 HSMの方が降水強度のRH依存性が強いので、 フィードバックが強い。 MIROC5: 　HSMとLSMと類似な将来変化。 　ただし、赤道付近中央太平洋の降水量増加は、 　500hPa程度の深さの対流による。