気候モデルの開発および気候変化の数値実験

当研究課題を軸に研究活動を行う気候システム研究センタ-が、東京大学付置の全国共同利用施設として設立された。研究スタッフの選任や研究棟の工事のため時間がかかり,本年度は十分な活動ができなかったが、今後はこのセンタ-が中心となって当研究グル-プの研究を進めてゆく。本年度の研究実績は次の通りである。(1)高分解能大気大循環モデルの開発。これまで地球温暖化の予測をはじめ気候変動研究に使われて来た気候モデルでは、水平分解能が500km以上という粗さであった。このため,梅雨のような比較的小スケ-ルの現象をモデルで再現できていない。そこで,水平分解能100kmの大気大循環モデルを開発することにした。同時に、物理過程も改良を図る。その第一ステップとして放射過程の計算方式をより厳密な4ストリ-ム近似・多波数のk分布法に改め、開発に着手した。(2)熱帯域における対流の大規模構造のメカニズム。中分解能大気大循環モデル(既解発)を用い、熱帯域における積雲対流が大規模な流れの場との相互作用によって、大規模な対流集団を生み出すことを実験的に示し、その機構を解析した。熱帯収束帯は、海面からの蒸発が赤道付近でほヾ一様ならば、赤道上に集中して1本だけ形成されるが、蒸発量が赤道上で小さくなっている場合には赤道を離れて南北に2本形成される。これは、緯度別にみたエネルギ-・バランスにおいて貿易風強度を介した蒸発量と収束熱上での潜熱放出が正のフィ-ドバックを持つためと考えられる。一方、赤道上の30ー60日振動の原因となる東西波数1のケルビン波形擾乱は.擾乱に伴う東西風強度と蒸発のフィ-ドバックによる自励機構によって生じることがわかった。(3)熱帯域大規模循環系のシミュレ-ションに及ぼす積雲パラメタリゼ-ションの影響。中分解能大気大循環モデルを用い、積雲パラメタリゼ-ションとして、対流調節とKuoスキ-ムの2つの異なる方式を組み込み他は同一條件で実験を行った。その結果、Kuoでは明瞭な2本の熱帯収束帯と規則的に東進するス-パ-クラスタ-が生じるのに、対流調節では、ともに不規則の度が大きくなることがわかった。現実の大気においてどちらがよいかは検討中である。(4)エルニ-ニョ南方振動現象のメカニズム。従来の理論においては熱帯域の大気・海洋結合系の不安定モ-ドとして、東進する波動が現われる場合と西進波が得られる場合とがあり、その違いの原因がわからなかった。平均場の湧昇流の南北構造を考慮に入れたモデルで問題を扱った結果、湧昇流の幅が十分広いと東進波が、狭い場合には西進波が不安定化することが示された。(5)モンス-ンと西太平洋循環の相互作用。太平洋循環数値モデルを用い、冬季アジアモンス-ンがフィリピン近海の海洋循環に及ぼす影響を調べ、ミンナダオ・ド-ムと呼ばれる冷水塊の強度がモンス-ンの強弱によっていることがわかった。

当研究課題を軸に研究活動を行う気候システム研究センタ-が、東京大学付置の全国共同利用施設として設立された。研究スタッフの選任や研究棟の工事のため時間がかかり,本年度は十分な活動ができなかったが、今後はこのセンタ-が中心となって当研究グル-プの研究を進めてゆく。本年度の研究実績は次の通りである。(1)高分解能大気大循環モデルの開発。これまで地球温暖化の予測をはじめ気候変動研究に使われて来た気候モデルでは、水平分解能が500km以上という粗さであった。このため,梅雨のような比較的小スケ-ルの現象をモデルで再現できていない。そこで,水平分解能100kmの大気大循環モデルを開発することにした。同時に、物理過程も改良を図る。その第一ステップとして放射過程の計算方式をより厳密な4ストリ-ム近似・多波数のk分布法に改め、開発に着手した。(2)熱帯域における対流の大規模構造のメカニズム。中分解能大気大循環モデル(既解発)を用い、熱帯域における積雲対流が大規模な流れの場との相互作用によって、大規模な対流集団を生み出すことを実験的に示し、その機構を解析した。熱帯収束帯は、海面からの蒸発が赤道付近でほヾ一様ならば、赤道上に集中して1本だけ形成されるが、蒸発量が赤道上で小さくなっている場合には赤道を離れて南北に2本形成される。これは、緯度別にみたエネルギ-・バランスにおいて貿易風強度を介した蒸発量と収束熱上での潜熱放出が正のフィ-ドバックを持つためと考えられる。一方、赤道上の30ー60日振動の原因となる東西波数1のケルビン波形擾乱は.擾乱に伴う東西風強度と蒸発のフィ-ドバックによる自励機構によって生じることがわかった。(3)熱帯域大規模循環系のシミュレ-ションに及ぼす積雲パラメタリゼ-ションの影響。中分解能大気大循環モデルを用い、積雲パラメタリゼ-ションとして、対流調節とKuoスキ-ムの2つの異なる方式を組み込み他は同一條件で実験を行った。その結果、Kuoでは明瞭な2本の熱帯収束帯と規則的に東進するス-パ-クラスタ-が生じるのに、対流調節では、ともに不規則の度が大きくなることがわかった。現実の大気においてどちらがよいかは検討中である。(4)エルニ-ニョ南方振動現象のメカニズム。従来の理論においては熱帯域の大気・海洋結合系の不安定モ-ドとして、東進する波動が現われる場合と西進波が得られる場合とがあり、その違いの原因がわからなかった。平均場の湧昇流の南北構造を考慮に入れたモデルで問題を扱った結果、湧昇流の幅が十分広いと東進波が、狭い場合には西進波が不安定化することが示された。(5)モンス-ンと西太平洋循環の相互作用。太平洋循環数値モデルを用い、冬季アジアモンス-ンがフィリピン近海の海洋循環に及ぼす影響を調べ、ミンナダオ・ド-ムと呼ばれる冷水塊の強度がモンス-ンの強弱によっていることがわかった。