している。さらに，石川 （2007） はアリューシャン低気 圧の中心位置と勢力が日本の気候にどのような影響を与 えているかをアリューシャン列島周辺の海面更正気圧を 主成分分析して解析した。アリューシャン低気圧に関す る研究は多いが，NPIの研究例が少なく，NPIの研究は 長周期に関する研究がほとんどを占め，短い周期の研究 は少ない。NPIでアリューシャン低気圧の東西の変動を とらえることは難しく，季節予報をするには利用しづら い指数である。 そこで，本研究ではNPIの特徴をより詳細に見るため に領域平均するエリアを東西に二分割して，それぞれ発 達するときと発達しないときにおける北半球の循環場や 高度場，降水量を中心に日本周辺だけでなく，北半球を グローバルに総観気候学的に解析することを目的とする。 Ⅰ．はじめに 日本南岸や日本海を低気圧が発達しつつ北東へ進み， アリューシャン列島かその周辺で停滞したものをアリュー シ ャ ン 低 気 圧 と 呼 ぶ （気候影響利用研究会，2002）。 Trenberth and Hurrell （1994） は，アリューシャン低気 圧の強さを表す指標として，北太平洋指数 （North Pacific Index：NPI） を 提 案 し た。NPIは30N∼65N，160E∼ 140Wまでの領域で平均した海面更正気圧の偏差を標準 化した指数である。NPIは年々変動が大きいが，20年や 50年といった長周期をもつ変動があると指摘されてい る （Minobe, 2000）。 ま たSugimoto and Hanawa （2009）
は， アリューシャン低気圧の中心が東偏するときに強ま
り，西偏するときに弱まる傾向にあるということを指摘
花戸 佑輔
＊・山川 修治
＊＊The Aleutian Low is a low pressure system which prevails over the Aleutian Islands mainly during the winter season. North Pacific Index (NPI） is known as an index of the strength of the Aleutian low (Trenberth and Hurrel,1994). This study examined the characteristics of the NPI, by which the subject area was divided into west sector and east sector, which was defined as ENPI and WNPI, respectively. Around the Hawaiian Islands, the amount of precipitation increased/ decreased during the positive/negative WNPI phase. In the tropical eastern Pacific, sea surface temperature (SST） became lower/higher than an average in the positive/negative ENPI phase. Especially, significant positive anomalies were seen on the California coast in the negative ENPI phase. These characteristics are referred to as the California Niño (Yuan and Yamagata, 2014), which is considered to exert a considerable influence on the transportation of water vapor on the West coast of North America. In general, the Pacific-North American (PNA） pattern tends to develop in the positive/ negative WNPI and ENPI phase, respectively. It was recognized that in the Northern hemisphere, a blocking pattern tends to be established when WNPI and ENPI are in the positive or negative phase.
Keywords: Aleutian Low, North Pacific Index (NPI), California Niño, blocking pattern, Pacific-North American (PNA） pattern
東西に分割した北太平洋指数の観点から見た総観気候学的特性
Synoptic Climatological Features from a Viewpoint of the North Pacific Index
Divided into the East and the West
Yusuke HANATO
＊and Shuji YAMAKAWA
＊＊ （Accepted November 9, 2018）＊ Graduate School of Integrated Basic Sciences, Nihon University: 3-25-40
Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo, 156-8850 Japan
＊＊ Department of Earth and Environmental Sciences, College of Humanities
and Sciences, Nihon University : 3-25-40 Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo, 156-8850 Japan
＊ 日本大学大学院総合基礎科学研究科：
〒156-8550 東京都世田谷区桜上水3-25-40
＊＊ 日本大学文理学部地球科学科：
花戸 佑輔・山川 修治 Ⅱ．解析データと研究手法 （1）解析データ 解析領域は北半球全域とし，対象高度は海面更正気圧 と500hPaとした。降水量と海面水温に関しては北半球 に加え，熱帯地域の特徴も加えて解析したいため，解析 範囲を30S-70N，60E-90Wとした。解析期間は 1980年 12月∼2017年2月の冬季 （12∼2月） である。解析に使 用したデータはNCEP/NCAR再解析データの海面更正 気 圧， 高 度 （2.5°×2.5°，月ごと） と海面水温 （2.0°× 2.0°，月ごと），CMAPの降水量データ （2.0°×2.0°，月 ごと） を使用した。 （2）研究方法 2.1）WNPI と ENPI の定義づけ 図1 のようにNPIの領域平均するエリアを東西に二分 し，西側の30N-65N，160E-170Wの領域をWNPI，東側 の30N-65N，160E-170Wの領域をENPIと定義する。そ れぞれの領域で海面更正気圧を領域平均したあと，解析 期間内の領域平均からの偏差をとり，標準化した値をそ れぞれの指数とした。 2.2）正負卓越月の抽出 それぞれ計算されたWNPI，ENPIについて，平均± 1.5標準偏差を満たす事例をそれぞれ正卓越月，負卓越 月とする。WNPIとENPIの経年変動については図 2 に 示し，抽出された事例については表1 に示した。 2.3）コンポジット解析 前項のWNPI，ENPIの正負卓越月の事例についてコ ンポジット解析を海面更正気圧と500hPa，降水量，海 面水温について行った。それぞれの事例から気候値 （1981∼2017年冬季の平均値）を引いた偏差図を作成 し，比較した。偏差についてはそれぞれt検定を行い， 有意水準95%を満たす領域について黒太実線を施した。 Ⅲ．結果 （1）WNPI 正卓越月にみられる特徴 図3-aは 海 面 更 正 気 圧 の 合 成 天 気 図 で あ る が， ア リューシャン低気圧の位置は平年とほとんど同じだが， 図1 WNPIとENPIの計算領域 表1 本研究における抽出事例一覧 図2 WNPIとENPIの経年変動 （冬季）
近で有意な増加傾向がみられる。一方で，ポリネシア付 近を中心として，太平洋熱帯地域に降水量の減少の有意 域が帯状に広がっており，この地域で対流活動が例年よ り弱いことがこの図から判明した。 図6-aの海面水温の分布では，ペルー沖の海域を中心 に負偏差域が広がっており，ラニーニャ傾向であること が分かる。また，カリフォルニア付近の海面水温が平年 より低くなっていることが特徴的で，カリフォルニア・ ニーニャ （Yuan and Yamagata, 2014） が発生していたと 考えられる。 （2）WNPI 負卓越月にみられる特徴 図3-bの 海 面 更 正 気 圧 の 合 成 天 気 図 を み る と， ア リューシャン低気圧の位置は平年とほとんど同じで，勢 力は強くなっている。アイスランド低気圧は平年より弱 勢力が弱くなっている。一方，アイスランド低気圧は強 化されており，シーソー関係がみられた。シベリア高気 圧は弱化傾向で，日本付近の冬型の気圧配置は平年より 弱くなることが分かった。 図4-aはWNPI正卓越月事例の 500hPa高度の合成天気 図である。日本からベーリング海にかけては平年より高 度が高く，ジェットの北上が顕著に出ていた。一方，ア ラスカを中心とする北米西岸には有意なトラフが伸びて いるのが特徴的である。ハワイ付近，北太平洋，北米北 西部，北米南東岸の4つの偏差パターンに着目すると， 負と正の波列パターンが形成されており，これはPNA
（Pacific - North American pattern:太平洋・北米パター ン）の負フェイズが現れており，ブロッキング型が卓越 していたと考えられる。 図5-aの降水量合成図をみると，日本付近とハワイ付 （a） （b） （a） （b） 図3 海面更正気圧 ［hPa］ の平年偏差図。コンターは平均，シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） WNPI正卓越月（b） WNPI負卓越月
図4 500hPa高度 ［m］ の平年偏差図。コンターは平均，シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） WNPI正卓越月（b） WNPI負卓越月
花戸 佑輔・山川 修治 西に広く分布する。日本を含む東アジア地域では，有意 な降水量減少域が解析され，冬型の気圧配置が長く継続 することで降水量が減少したと考えられる。 図6-bの海面水温の分布は図6-aと同様にペルー沖の海 域で負偏差域が広がっているが，正のときより負偏差の 中心が東にあり，ラニーニャの初期段階であると推測さ れる。インド洋では有意の負偏差域が広がっており，図 5-bの降水量の図と合わせて考えると，インド洋付近の 対流活動は例年よりも弱いことが判明した。 （3）ENPI 正卓越月にみられる特徴 図7-aの海面更正気圧では，平年より東側を中心にア リューシャン低気圧が弱化していることが分かる。シベ リア高気圧は全体的に弱化傾向があり，中心から北極海 へのびるリッジも弱化しており，東シベリア高気圧の明 瞭な弱化が解析された。有意な領域ではないが，ア リューシャン低気圧の弱化に呼応して，アイスランド低 気圧の強化とアゾレス高気圧の強化が見られ，北大西 洋・欧州方面ではNAOの正フェイズが卓越している状 化し，アゾレス高気圧が弱化されるNAO（North Atlan-tic Oscillation:北大西洋指数）の負フェイズの特徴が表 れていた。日本付近の冬型の気圧配置は平年と比べると 強くなっている。 図4-bの500hPa高度場では，図 4-aとは対照的に日本 からアリューシャン列島にかけて，寒帯前線ジェット気 流の南下が顕著であり，北米や欧州にかけても寒気の南 下が解析され，3波循環が卓越していた。北米西岸から ラプテフ海にかけてリッジがのびている。ハワイ付近， 北太平洋，北米北西部，北米南東岸の4つの偏差パター ンに着目すると，正と負が交互に現れており，PNAパ ターンの正フェイズが現れている。PNAの正パターン のときもブロッキング型が強くなることが知られてお り，リッジはミッドパシフィックトラフが発達したこと によって発達したと推測される。 図5-bの降水量の分布をみると，ハワイ北東部と熱帯 太平洋西部で有意な増加域が見られ，これらの地域では 対流活動が活発であったと推測される。熱帯太平洋中部 から東部にかけては有意な降水量減少域が解析され，東 （a） （b） （a） （b） 図5 降水量 ［mm/月］ の平年偏差図。シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） WNPI正卓越月（b） WNPI負卓越月
図6 海面水温 ［℃］ の平年偏差図。シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） WNPI正卓越月（b） WNPI負卓越月
が弱まったことが一因だと示唆される。 図10-aの海面水温の分布図からは，ペルー沖の負偏差 域が最も特徴的に現れている。また，中米からアラスカ の沿岸にかけても負偏差域が広がっており，北太平洋の 海面水温分布を大きくみると，西高東低となっている。 （4）ENPI 負卓越年にみられる特徴 図7-bの海面更正気圧合成天気図では，アリューシャ ン低気圧は平年より南東部で勢力が強化することが読み 取れる。シベリア高気圧の中心付近に有意な強化がみら れるため，日本付近の冬型の気圧配置が平年よりも強化 されていることが分かる。一方，アイスランド低気圧と アゾレス高気圧の有意な弱化がともに現れ，NAOが負 のパターンとなっていた。 図8-bの500hPa高度分布図では ，日本からアリュー 態であった。 図8-aの500hPa高度場をみると，極東からベーリング 海にかけて有意な正偏差が見られ，寒帯前線ジェットが 平年よりも北上しており，寒気の南下が弱いことが確認 された。一方，ラプテフ海や西シベリア，カナダには有 意な負偏差域があり，これらの地域では低温傾向であ る。また，PNAパターンはWNPI正のときと同様に負 のパターンで，ブロッキング型が卓越していることが分 かる。 図9-aの降水量の分布をみると，日本付近やハワイ諸 島では降水量が増加傾向であった。熱帯太平洋中部で降 水量の減少が見られ，その東側では増加傾向と熱帯太平 洋中部で対流活動が抑制，東部で活発であったと推測さ れる。ハワイ諸島の北東部に着目すると，降水量が減少 傾向であり，アリューシャン低気圧弱化によって暖湿流 （a） （b） （a） （b） 図7 海面更正気圧 ［hPa］ の平年偏差図。コンターは平均，シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） ENPI正卓越月（b） ENPI負卓越月
図8 500hPa高度 ［m］ の平年偏差図。コンターは平均，シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） ENPI正卓越月（b） ENPI負卓越月
花戸 佑輔・山川 修治
考えることができる。北太平洋の西側では負偏差域と なっており，ENPIが正のときとは対照的に海面水温の 分布は西低東高となっていた。ハワイの北北西に有意な 負偏差域があり，太平洋全体のSST分布は北太平洋十年 規模振動（Pacific Decadal Oscillation: PDO）の正フェ イズに似た分布をしていた。 Ⅳ．まとめと考察 アリューシャン低気圧の強弱を表す指標であるNPIの 特徴をより詳細に調べるために東西に分割して，その領 域で低気圧が発達するときと発達しないときの北半球の 循環場や可降水量および海面水温についてコンポジット 解析を行った。 WNPIにおいては，日本からアリューシャン列島にか けての寒気の南下に大きな影響を与えていることが分 かった。北半球スケールでみると，WNPIが負のときに 寒気の中心がベーリング海，北米，欧州に入る3 波循環 となっており，中緯度に寒気が流れやすい状況であっ た。WNPIが正 〔負〕 のとき，日本付近の降水量は増加 シャン列島にかけて有意な負偏差域が広がっており，寒 気の南下，寒帯前線ジェット気流の南下が明瞭であっ た。中緯度帯が負偏差，高緯度帯が正偏差と北極振動 （Arctic Oscillation：AO）の特徴を有していた。北米北 東部からノルウェー海に向かって有意な正偏差域があ り，平年よりリッジが強化されていた。また，PNAパ ターンはWNPI負のときと同様に正のパターンであった。 図9-bの降水量分布をみると，熱帯太平洋中部から東 部にかけては降水量の増加域，熱帯太平洋西部では降水 量の減少域が解析され，対流活動に変動があることが分 かった。また，ハワイ付近においても降水量が減少して おり，ENPIが正のときと対照的な結果となった。ハワ イ北東部では降水量が増加しており，南西の暖湿流であ るパイナップル・エクスプレス（山川，2005）の強化が 一因と考えられる。 図10-bの海面水温は，ペルー沖から日付変更線付近 まで正偏差が広がっており，エルニーニョ傾向であるこ とが分かった。カリフォルニアにも有意な正偏差が見ら れ，これはカリフォルニア・ニーニョが発生していたと （a） （b） （a） （b） 図9 降水量 ［mm/月］ の平年偏差図。シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a）ENPI正卓越月（b） ENPI負卓越月 図10 海面水温 ［℃］ の平年偏差図。シェイドは偏差，黒太実線は95％有意域。 （a） ENPI正卓越月（b） ENPI負卓越月
リューシャン低気圧が弱 〔強〕 化されることを解析し た。本田ほか （2004） はIL-ALシーソーと呼ばれる，ア イスランド低気圧とアリューシャン低気圧の気圧の間に 負相関の関係性があることが論じられている。Wallace and Gutzler （1981） は冬季500hPa高度場偏差を用いて，
北半球に現れる5 つのテレコネクションパターンを見出
している。日本を含む極東地域の気候に影響を与えるの は，ユーラシア大陸上に現れるEUパターン （Eurasian Pattern） とWPパターン （Western Pacific Pattern） であ る。Tachibana et al. （2007） は， 東京で降雪が観測され た月とEUパターンに関連性があることを指摘してい る。以上のように， テレコネクションや周辺の循環場と の関連をより詳細にかつ長い期間で解析することで北半 球の循環をとらえることができ， 中緯度帯の大雪を事前 に予報ができると考えられる。さらに大杉 （2003） や Yamakawa et al. （2016） は， 太陽活動の盛衰がアリュー シャン低気圧と関連しているとしており， 太陽活動との 関連を調査することも大変興味深い。 謝辞 本論文の作成にあたり，プログラムの作成にアドバイスを 頂いた秋田県立大学の井上誠准教授や株式会社ライフビジネ スウェザーの小櫃美月氏には大変お世話になりました。ま た，ゼミを通じて多くの助言を頂きました宮本大輔氏，大山 駿氏，安田智紀氏に感謝いたします。 また，本研究を作成するにあたりましてNCEP/NCAR再 解析データやCMAPの降水量データを使用させていただき ました。このデータによって多くの発見することができ，心 から感謝申し上げます。 〔減少〕 傾向であり，アリューシャン低気圧が西側で発 達しないとき，南からの暖湿流が流入しやすい。2月に おける南岸低気圧が多くなるときに，アリューシャン低 気圧の西部が発達しないことが解析されている （花戸ほ か，2017）。 ENPIは，NAOとの関連性が高く，ENPIが正 〔負〕 の ときにNAOが正 〔負〕 となっている。降水量は，ENPI が正 〔負〕 のとき熱帯太平洋中部から東部にかけて減少 〔増加〕 傾向，熱帯太平洋西部では減少〔増加〕傾向と 対照的な変化であった。海面水温は，ペルー沖の海域と の関連性が強く，ENPIが正 〔負〕 のとき，ラニーニャ 〔エルニーニョ〕 傾向となっている。エルニーニョ時に アリューシャン低気圧が強化されることはよく知られて いることだが，エルニーニョ時にENPI域の低気圧が発 達することは特筆に値する。また，カリフォルニアに は，カリフォルニア・ニーニョが見られ，ハワイ諸島や ハワイ北東部の降水量に大きな変動が確認された。 ENPIはWNPIと比べると熱帯地域からの影響を受けや すいと推測される。NPIを東西に分けることによって， 熱帯地域や中緯度帯の気候系に与える影響に違いを見出 すことができることが分かった。 今後の課題として，アリューシャン低気圧の発達や中 心位置の変動がどのような要因で起こっているかであ る。宮本・山川 （2018） では，1月において，PDO （太 平洋10年規模振動） の変動とアリューシャン低気圧が相 関関係にあることが明らかにしている。また，勝又 （2017） はAO （北極振動） が正 〔負〕 に卓越するときア 花戸佑輔・山川修治・井上 誠（2017）：2月に太平洋側を 進む低気圧とグローバル気象場の解析について.日本気 象学会2017年度秋季大会講演予稿集，112，144p. 本 田 明 治・ 中 村 尚・ 山 根 省 三・ 大 淵 済（2004）： ア リューシャン・アイスランド両低気圧のシーソー現象． 気象研究ノート，206，133-158. 石川雄一（2007）：近年の日本の寒冬・暖冬に影響をおよぼ すアリューシャン低気圧の変動．2007年度日本大学文 理学部地球システム科学科卒業論文，83p. 勝又俊介（2017）:北極振動 （AO） がもたらす総観気候的特 徴．2017年度日本大学文理学部地球システム科学科卒 業論文，193p. 気候影響利用研究会編（2002）:『日本の気候Ⅰ』二宮書店， 275p.
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