Decrease of Rossby Wave Breaking Frequency over the Middle North Pacific in Boreal Summer under Global Warming in Large-Ensemble Climate Simulations

Abstract

Future change of Rossby wave breaking (RWB) frequency over the middle North Pacific (MNP) in August and the related features of large-scale atmospheric circulation are examined using large-ensemble simulations of current and future climates with a global circulation model. Correlation analysis indicates that the RWB frequency over the MNP in the current climate can show a relationship with El-Niño Southern Oscillation as reanalysis. The RWB frequency in the future climate shows significant decreases over the MNP, compared with that in the current climate. The large-scale atmospheric circulation in the upper troposphere in the future climate indicates a significant weakening of the Asian summer monsoon circulation and the consequent southward shifted Asian jet. The decreased RWB frequency over the MNP is associated with the modulated Asian jet through reduced diffluence and deceleration of the jet in the basic state over the region. Rossby wave propagation over Eurasia and the North Pacific in midlatitudes is also clearly reduced in the future climate, consistent with the decreased RWB frequency over the MNP. The correlation and histogram analyses of the current and future experiments indicate that the significantly decreased RWB frequency over the MNP is associated with significantly suppressed convective activities east of the Philippines in the future climate. The diagnosis using ω -equation further shows the dynamical impact of the decreased RWB frequency on the suppressed convective activities through the weakened extension of the Mid-Pacific trough and the consequent weakening of dynamically induced ascent east of the Philippines.

現在気候及び将来気候を対象とする大気大循環モデルによる大規模アンサンブルシミュレーションの結果を用いて、８月の北太平洋中央部におけるロスビー波の砕波頻度の将来変化、及びそれに関連する大気循環場の特徴を調べた。現在気候実験における北太平洋中央部での砕波頻度は、再解析データと同様に、エルニーニョ・南方振動と関連することが相関解析より示された。将来気候実験における北太平洋中央部での砕波頻度は、現在気候実験と比べて顕著に減少することが分かった。将来気候実験では、アジアモンスーン循環が顕著に弱化し、その結果としてアジアジェット気流が南偏する傾向が見られた。このアジアジェット気流の将来変化に伴って、北太平洋中央部ではジェット気流の分流・減速が弱化し、それは砕波頻度の減少と関連していた。また将来気候実験では、ユーラシア大陸及び北太平洋の中緯度でロスビー波の波束伝播が弱化する傾向が明瞭であり、このことは砕波頻度の減少と整合的である。相関解析及び頻度分布の解析より、将来気候実験における砕波頻度の減少は、フィリピンの東海上での積雲対流活動の弱化と関連することが示された。さらに、ω方程式を用いた診断より、砕波頻度の減少は、中部太平洋トラフの弱化及びそれに伴う力学的上昇流の弱化を通して、フィリピンの東海上での積雲対流活動の弱化に影響を及ぼすことが示された。