Future changes in atmospheric conditions for the seasonal evolution of the Baiu as revealed from projected AGCM experiments

Abstract

This study investigates future changes in atmospheric circulation during the Baiu in Japan using 20-km-mesh atmospheric general circulation model (AGCM) simulations for the present-day (1979-2003) and the future (2075-2099) climates under the Representative Concentration Pathways 8.5 scenario. The simulated future climates include the outputs obtained with one control sea surface temperature (SST) and three different SST patterns. The Baiu frontal zone, defined as the meridional gradient of equivalent potential temperature, gradually moves northward during June–July–August in the present-day climate. In the future climate simulations using the control SST, the Baiu frontal zone is projected to stay to the south of Japan in June. Thus, precipitation is projected to increase over this region, while decreasing in the western part of Japan. Future changes in precipitation and atmospheric circulations in June are consistent across all four SST patterns. However, precipitation and atmospheric circulation in July and August in the future climate simulation depends on the SST patterns as follows: in non-El Niño-like SST pattern, the Baiu terminates in late July, similar to that of the present-day climate; a result with an El Niño-like SST pattern shows that sufficient amount moisture is transported to the Japanese islands and leads in a delay of the Baiu termination until August; and in the SST pattern with strong warming in the western North Pacific (WNP), a sufficient amount of moisture is transported to the south of Japan from June until August. The difference in the SST pattern leads to a variation in sea-level pressure in the WNP and affects a variation of the Northern Pacific subtropical high around the Japanese islands in July and August. 本研究は 20km メッシュ大気大循環モデル（AGCM）の現在気候（1979‐2003 年）および代表濃度経路 8.5 シナリオに基づく将来気候（2075‐2099 年）の出力結果を用いて、梅雨時の大気循環の将来変化を調査する。将来気候実験は、アンサンブル平均海面水温（SST）と３種の SST パターンで得られた出力を含む。相当温位の南北勾配で定義される梅雨前線は、現在気候において６月から８月にかけて徐々に北進する。アンサンブル平均SST による将来気候では、６月の梅雨前線は日本列島の南方での停滞が予測される。その結果降水量はこの領域で増加し、西日本域で明らかな減少を示す。６月の降水活動および大気循環の将来変化は SST パターンの違いに関わらず一貫している。しかし、７月および８月のそれらの将来変化は SST パターンに依存する。それぞれの SST パターンに対する応答の違いは、非エルニーニョ型 SST パターンでは、梅雨は現在気候と同様に梅雨前線は北進し７月下旬に梅雨明けを示す。エルニーニョ型 SST パターンでは、日本列島への十分な水蒸気輸送に伴い梅雨明けが８月まで遅れることを示す。そして、北太平洋西部で最も強い温暖化を示す SST パターンでは、６月から８月にかけて日本列島南部へ十分な水蒸気が輸送される。SST パターンの違いは、７月および８月の北太平洋西部の海面気圧の変動につながり、日本列島周辺の北太平洋亜熱帯高気圧の変動に影響を与える。