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海洋フォーラム　2004年5月26日

インド洋のダイポールモード現象と日本の夏

ー熱帯の海から予測するー

山形俊男

東京大学　大学院理学系研究科　大気海洋科学講座及び地球フロンテイア研究システム　気候変動予測領域

What is the Indian Ocean Dipole

(IOD)?

インド洋のダイポールモード現象とは何か

１９９４年(下図）、１９９７年(上図）秋の降雨異常 The ENSO event has been investigated for more than a century and is now recognized as the most important manifestation of interannual climate variations of the tropical ocean-atmosphere-land coupled system.

エルニーニョ現象は一世紀以上の研究の歴史があり、熱帯の大気海洋相互作用に起因する最も顕著な気候の経年変動現象である。

The IOD (Indian Ocean Dipole) event was catalogued explicitly in 1999 as another important manifestation of the tropical air-sea interaction.

インド洋のダイポールモード現象は1999年に発見された、もう一つの気候変動現象である。

However, several issues on the IOD’ existence/nonexistence as well as its relation with ENSO events have been raised in the climate research community　(see BAMS Oct. issue, 2003).

しかし、新しい現象であるが故に、その存在そのものについて、またエルニーニョとの関係などについてこれまで国際的に活発な議論があった。

First and Second EOF SST Modes in the Indian Ocean海面水温変動の経験直交関数第一モードと第二モード

Basin-wide uniform EOF1 is closely related to ENSO

（第一モードとその時系列）

EOF 2 corresponds to the dipole mode

(第二モード）とその時系列

The IOD event appears as a major signal in some years. This statistically lower position is due to less frequent occurrence of the events compared to ENSO events.　ダイポールモードは統計的には第二モードとして現われるが、顕著に現われる年もある。

How to find an SST seesaw statistically between the eastern pole and the western pole

（水温変動の東西シーソー）Eastern SST Pole Western SST Pole

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Zonal wind anomaly Index

Correlation between the zonal wind index and the SSTA

東西風と海面水温偏差との相関

Evolution of IOD locked to seasons(Also biennial aspect)

準二年変動の側面を持つ季節にロックされた現象

Correlation between Zonal Wind Index (Aug-Nov) and Heat Content Anomaly東西風と海洋蓄熱量との相関

SST-DMI and SLP-DMIダイポールモードの指標

（Blue denotes SST-DMI、Red denotes SLP-DMI)

SSTDMI

SLPDMI

Situation in summer months of the positive IOD year(lower panel)

正のダイポールモードの夏の状況（下）

1997／98年のエルニーニョとダイポール（トペックス衛星による海面水位の変動）

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大気海洋結合モデル(SINTEX-F1)で再現されたエルニーニョとダイポールモード

• 衛星観測、

ラニーニャとダイポールモードが同時に発生するケース

ダイポールモードだけが発生するケース How to appreciate the non-orthogonality of DMI and Niño3 Index is a key issue.ダイポールモードの指標とエルニーニョの指標には重なる部分がある。

The simultaneous correlation is 0.37 ; the correlation only for the season from September to November increases up to 0.54 !!両者の同時相関は0.37 、秋の相関は0.54もある。

A partial correlation method works!! 偏相関法が両者の影響を分離するのに有効である。

Teleconnection of IOD and ENSO(Surface Temperature)

ダイポールモードとエルニーニョの地表面(海面）温度への影響

IOD

ENSO

ENSO

Partial Correlation　(偏相関）

IOD influence vs. ENSO influence in the Far Eastダイポールモードとエルニーニョの極東への影響

Saji and Yamagata 、Clim. Res. 25: 151-169,2003

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The Unusually Hot and Dry Summer in the Far East in 1994

(Anomalously Strong Bonin High)1994年夏における極東の猛暑と小笠原高気圧の強勢

Equivalent Barotropic Structure

(等価順圧構造）(Upper) 　　　JJA mean zonal disturbances　of geopotential height averaged over [35N-45N] for 1994

(Middle) 　　　Multi-year mean

(Lower)Anomalies (1994-Clim).

(Contour intervals are 15gpm)

(a） JJA mean anomalous vorticity (to be multiplied by 1×10-6 s-1) along with the rotational wind (m⋅s-1) at 150hPa in 1994.

(b) JJA mean velocity potentialalong with the divergent wind (m⋅s-1) at 150hPa in 1994. The contour interval is 4×10-5m2⋅s-1.

(c) JJA mean zonal-vertical circulation averaged over (25°N-35°N). The contours denote the zonal component of the divergent wind with contour interval of 0.2m⋅s-1

JJA mean vertically integrated thermal balance in 1994.

(Upper) The anomalous horizontal advection of temperature,

(Middle) The anomalous vertical advection of potential temperature, and

(Lower) The anomalous diabaticheating rate.

All these quantities are vertically averaged over pressure from surface to 100hPa. The unit is oC⋅d-1.

(a) The wave-activity fluxes (in m2⋅s-2) along with their the 3-dimensional divergence (to be multiplied by 1.0×10-6 m⋅s-2) at 200hPa.

(b) The wave-activity fluxes and the 3-dimensional divergence in zonal-vertical sectionaveraged over (35oN-45oN). The vertical component of wave-activity flux is enlarged by 10 before plotting.

References:

1) Ashok et al., GRL, 2001, 2) Ashok et al., GRL 2003,3) Behera et al., CLIVAR Exchanges 27, 20034) Behera and Yamagata, JMSJ, 81, 20035) Guan et al., JMSJ, 20036) Guan and Yamagata, GRL, 20037) Lareef et. al., GRL, 20038) Saji and Yamagata, J. Clim., 16,20039) Saji and Yamagata, Clim. Res.,25, 200310) Yamagata et al., AGU Monograph 2004 (in press)

A Schematic Diagram of the IOD Influence on the Summer Conditions in the Northern Hemisphereダイポールモードとそのテレコネクションの三角関係

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ダイポールモード現象の発生でインドの夏の降雨と南方振動は今や無相関になっている！　

気候も進化

What happened in the tropical Indian Ocean

in 2003?

インド洋、2003年夏

ダイポールモードの指標赤が２００３年

２００３年の7月下旬の海面水温青色は低温傾向；黄色は高温傾向

2003年の7月の積雲の状況青色は乾燥；黄色は湿潤

インド洋と太平洋の

熱帯域の現況

日本の夏はどうなる？

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海面水温の状況 太平洋熱帯域の海面水温の状況

太平洋赤道域の水温の状況対流圏下層の風分布

インド洋東部で東風の偏差！

外向き長波放射の偏差中央部で湿潤気味、東部で乾燥気味！

最近のダイポールモードインデックス

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Y要約IIOD, just like ENSO, has vast impact on climate

conditions in various parts of the world. イインド洋のダイポールは気候変動予測に極めて重要な気候要素である (特に北半球の夏から秋、南半球の冬から春）。

There is an urgent need to build a systematic ocean-atmosphere observing system and to start forecasting the IOD.大リアルタイム大気海洋観測システムをインド洋に整備し、予測実験を開始することが急がれる。

Ｙ

インド洋のブイ計画（IGOOS)日、米､豪、印