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Self-sustained interannual variability of the Australian summer monsoon system and its remote influence on East Asia

関澤, 偲温 東京大学 DOI:10.15083/0002006290

2023.03.24

概要

論文審査の結果の要旨
氏名

関澤 偲温

熱帯域の海面水温変動が大気の対流活動と波動伝播を通じて遠隔影響を励起し、中高
緯度域における気候変動に季節規模の予測可能性を与えていることは良く知られてい
る。特に、日本を含む東アジアにおける冬季の天候の年々変動には、オーストラリアモ
ンスーンに関連した海洋大陸周辺の積雲対流活動が大きく影響していることが指摘さ
れている。しかし、オーストラリアモンスーンの年々変動は、太平洋のエルニーニョな
どに伴う海面水温変動からの影響が示唆されてはいるものの、局所的な海面水温偏差に
よって維持されにくいことも示唆されており、その維持、発達機構の詳細は明らかにな
っていない。また、海洋大陸付近から東アジア域への遠隔影響のメカニズムについても
詳細は明らかになっておらず、経年的な気候変動を理解する上での問題として残されて
いる。本論文は、オーストラリアモンスーンの発達機構の本質が海洋大陸周辺での大気
海洋陸面系に内在する相互作用であることを初めて明らかにし、この変動に伴う東アジ
ア域への遠隔影響のメカニズムも解明したものである。
本論文は6章からなる。第1章は序論であり、これまでのオーストラリアモンスーン
に伴う海洋大陸周辺の積雲対流活動に関する研究が見直され、本論文の目的が述べられ
ている。第2章では、解析に用いた観測データや数値モデルの出力データ、および数値
モデルの詳細について述べられている。
第3章では、オーストラリアモンスーン期の熱帯での対流活動変動の特徴を、観測デ
ータおよび大気大循環モデルの結果を用いて調べた。対流活動の変動を、熱帯域の海面
水温変動に強制される成分と、それに強制されない成分とに分け、海面水温変動に強制
されない対流活動変動がオーストラリア北部で最大となることを示した。また、オース
トラリア北部における南半球夏季の降水量の年々変動が季節内変動の変調によって直
接的にもたらされるものではないことも確認している。
第4章では、オーストラリア北部における対流活動偏差がオーストラリアモンスーン
の強化に伴ってどのように維持されるのかを、潜熱フラックス偏差の線形分解解析や湿
潤静的エネルギー収支解析などを用いて調べた。平年よりもモンスーンが強い年には、
強化された大気下層のモンスーン循環は、海上風速の強化を通して熱帯南東インド洋で
の海面蒸発を増大させる。この効果は、その場での海面水温低下による蒸発抑制の効果
を上回り、正味での蒸発とオーストラリア北部への水蒸気供給の増大をもたらし、モン
スーンの対流活動偏差を維持する。このような海上風−海面蒸発−対流活動が関連した正
のフィードバック機構が、オーストラリアモンスーンの対流活動偏差の発達に本質的で
あることを明らかにした。
1

また、熱帯南東インド洋での蒸発に伴う海面水温の低下に関して、西風モンスーンの
強化が海洋内部の鉛直流と表層混合層の下端でのエントレインメントの変調をもたら
し、海面水温の低下を抑制する働きがあることを示した。さらに、オーストラリア大陸
上での陸面からの蒸発と土壌水分とを介した大気−陸面相互作用が、内陸部の降水偏差
を数ヶ月間維持させている可能性を指摘し、オーストラリアモンスーンの年々変動が、
大気−海洋−陸面が関わるモンスーン系に内在する自己維持的な結合変動であることを
初めて明らかにした。
第5章では、オーストラリアモンスーンの年々変動が冬季東アジアの天候に有意な影
響を及ぼすメカニズムを調べた。まず、観測データの解析から、オーストラリアモンス
ーンの変動は海洋大陸からの北東向きのロスビー波の伝播と中緯度北西太平洋上の西
太平洋パターンに似た南北双極子状の高度偏差パターンを伴うことを示した。次いで、
線形傾圧モデルによる数値実験も用いて、オーストラリア北部の強い対流活動によって
強制された対流圏上層の発散風偏差は、強い絶対渦度勾配を持つ北半球の亜熱帯ジェッ
ト気流にまで到達し、ジェット気流に沿ってロスビー波源を形成することを示した。ま
た、中緯度のロスビー波はここから北東に伝播し、正の西太平洋パターンに似た双極子
状の高度偏差を励起する。この高度場偏差は冬季東アジアモンスーンを強化し、東アジ
アに有意な低温偏差をもたらすことを明らかにした。
第6章では、本研究で得られた成果が簡潔にまとめられ、今後検討されるべき問題が
議論されている。
以上のように、本論文はオーストラリアモンスーンの年々変動の発達機構について、
これまで指摘されなかった新しい視点での解釈を明確に示し、さらに中高緯度域への遠
隔影響のメカニズムに関する新たな知見を加えることにより、熱帯域起源の経年的な気
候変動現象の理解に大きく貢献するものである。
なお、本論文第3章から第5章は、中村尚教授・小坂優准教授との共同研究であるが、
論文提出者が主体となって解析及び考察を行ったもので、論文提出者の寄与が十分であ
ると判断する。
したがって、博士(理学)の学位を授与できると認める。

2

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