成層圏突然昇温の直前にアンサンブル空間に現れる「揺らぎ」の検出

• 冬季の成層圏において気温が数日間にわたって数十度も上昇する「成層圏突然昇温」という現象が存在し、このような現象が我々の住む地域の気候にも影響を与えていることが知られているが、その発生予測はこれまで困難であった。
• 我々は、アンサンブル大気再解析データ（※1）を用いてアンサンブル間のずれの大きさを表すスプレッドと呼ばれる統計量によりアンサンブルの「揺らぎ」を求めることで、成層圏突然昇温が発生する数日前に、この揺らぎが先駆的に増大することを発見した。
• アンサンブルの揺らぎを成層圏突然昇温発生前に検出することで、その発生を事前に伝える早期警戒情報を提供できる可能性がある。

　国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長 大和 裕幸、以下「JAMSTEC」という。）付加価値情報創生部門アプリケーションラボの山崎哲研究員と九州大学大学院理学研究院の野口峻佑助教は、2018年の12月と2019年の9月に、北半球と南半球で1回ずつ発生した成層圏突然昇温現象の数日前に、先駆的に大気状態の不確実さを示す「揺らぎ」が発生することを発見しました。アンサンブル大気再解析データを用いることで、この「揺らぎ」をスプレッドと呼ばれる統計量で検出できることがわかりました。成層圏突然昇温は予測が難しいとされる現象の一つで、そのメカニズムや予測可能性の解明に注目が集まっています。成層圏突然昇温の発生直前に現れる「揺らぎ」の検出は、従来の研究と異なる新しい知見や手がかりを与える可能性があります。本研究は、過去の大気状態を長期にわたって復元したアンサンブル大気再解析データをJAMSTECで作成を続けてきたことで、現実に起こった成層圏突然昇温前の「揺らぎ」の検出に成功しました。
　本成果は、米国気象学会誌の「Monthly Weather Review」に10月17日付け（日本時間）で掲載されました。なお、本研究は、JSPS科研費（20H01976，18K13617，19H05702）、およびArCS IIの助成を受けたものです。

※1 アンサンブル大気再解析データ：現実の大気状態を復元した複数（アンサンブル）の3次元の気象データで、過去に遡って精度などが変わらない均質な大気状態を復元したものを再解析データという。予報の初期値に用いられたり、気候変動の要因調査に用いられたりするほか、天気予報に機械学習を応用する際の教師データとしても用いられる。

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掲載誌：Monthly Weather Review
タイトル： Precursory analysis ensemble spread signals that foreshadow stratospheric sudden warmings
著者：山崎哲1、野口峻佑2,3
1. 海洋研究開発機構 付加価値情報創生部門アプリケーションラボ、2. 九州大学大学院理学研究院地球惑星科学部門、3. 海洋研究開発機構 地球環境部門環境変動予測研究センター
DOI: 10.1175/MWR-D-22-0169.1

理学研究院　野口 峻佑　助教