2012年の気候を振り返る～活発化した太陽活動→北極振動→日本を寒波が襲う

2013-02-27

2012年の気候を振り返る～活発化した太陽活動→北極振動→日本を寒波が襲う

●2012年、ユーラシア大陸の気候は？
気候シリーズ、前回の記事では2012年の日本の気候を振り返りました。そして
年間のうち、５ケ月までが偏西風蛇行が天候に影響していることがわかりました。また１０月以降、偏西風は通常よりも南に偏っており、これも含めて、ユーラシアの大陸性高気圧が強い力を持っていることがこの１年の気象の背景にはあるのでは、と推定しました。
では2012年のユーラシアの大陸性高気圧の様子はどうだったのか。そしてその背後には何があったのか？を探っていきましょう。
まずは2012年１月頃の状況です。シベリア西部で高気圧が発達し、それによって寒波がヨーロッパを襲いました。
http://www.data.jma.go.jp/gmd/cpd/monitor/extreme_world/monitor/world20120206.pdf
1 月半ば頃に、偏西風の蛇行に伴いシベリア西部で高気圧の勢力が強まり、高気圧の周縁に沿って、シベリア東部の強い寒気がモンゴルからカザフスタン付近に流入した。その後2 月初めにかけて、この高気圧は勢力をさらに強めながら、ロシア北西部からヨーロッパ北部にまで次第に広がり、それに対応して、カザフスタン付近の寒気が高気圧の南縁に沿ってさらにヨーロッパ西部まで流入した（図3）。

図3 海面気圧と地表付近の気温（2012 年1 月29 日～2 月4 日平均）
黒実線は海面気圧（hPa）、寒色陰影は地上2m の気温（℃）を表す。

続いて2012年12月の状況です。１月以上にシベリア西の高気圧が発達、日本にもその影響があったことがわかります。
http://www.jma.go.jp/jma/press/1212/27b/world20121227.pdf
12月中旬以降、ユーラシア大陸で広く顕著な低温となったが、この時期にシベリア高気圧がロシア北西部まで張り出し、シベリア南部の寒気が中央アジアからロシア西部にかけて流入した。日本を含む東アジアでは月を通して偏西風が南に蛇行する傾向となり、北極からの強い寒気が入りやすい流れとなった。月の後半は優勢なシベリア高気圧に伴って強い寒気が流入した。なお、高緯度で高気圧が例年より強まるなど北極振動の特徴も一部で見られているものの、現状では、寒気の中緯度への吹きだしはユーラシア大陸に限られており、典型的な北極振動とはなっていない。

図3 海面気圧と地表付近の気温（2012年12月11～24日平均）
黒実線は海面気圧（hPa）、寒色陰影は地上2mの気温（℃）を表す。矢印は寒気の流れを示す。
やはり、例年に比べてもユーラシアの高気圧が強く発達していたことがわかります。
●寒波の原因は北極振動なのか？
気象庁は寒気の吹き出しがユーラシアに限定されており、顕著な北極振動とはいえないといっています。
ここで簡単に北極振動について復習しておきましょう。北極振動とは、北極とそれを取り巻く中緯度帯の間で、気圧がシーソーのように変動する現象です。北極振動が正（AOプラス）ということは、北極付近の気圧が低めで、それを取り巻く中緯度帯では高めになっている状態。この場合、偏西風が強くなり、日本は暖冬の傾向になります。他方、北極振動が負に振れるとき、つまり北極の気圧は高い傾向、周辺地域は低い傾向にある場合（AOマイナス）には、寒気が中緯度帯に流入しやすくなり、ヨーロッパや日本は寒波に見舞われます。
典型的な北極振動では大西洋側と太平洋側の双方に寒波が押し寄せますが、今回はユーラシアに偏っていたようです。しかし、データをみると北極振動指数は明らかにマイナスに振れています。http://www.bio.mie-u.ac.jp/~tachi/graph.html　

このグラフでは上が北極振動のプラス、下がマイナスです。北極振動の影響はあったというべきでしょう。
注目すべきは４月、６月、９月にも北極振動がマイナスに振れている点です。なお、このデータでは２月が確認できませんが、こちらのデータによると２０１１年はプラスで推移しており、2月はプラスマイナスゼロに落ち込んでいます。つまり２月、４月、６月、９月は北極振動がマイナスに振れた月ですが、２月、４月、６月、９月は偏西風蛇行が発生した月でもあり、完全に一致しています。
このように北極振動と偏西風蛇行は強い関連性があり、過去、寒波に見舞われた年も北極振動の強い年だったことが分析されています。
http://air.geo.tsukuba.ac.jp/~tanaka/papers/paper220.pdf
では夏場はどうだったでしょうか。
北極上空に低気圧が発達し、周囲を高気圧が囲む「正」の北極振動であれば日本は暖かくなり、北極上空が高気圧、周りが低気圧の「負」の場合は寒くなるのですが、今年の夏は、月前半はマイナスかゼロ附近、後半はプラスという状況で、プラスに振り切れることはありませんでした。この結果、夏場の猛暑は回避され、９月に北日本で限定的に残暑が厳しかったという状況がもたらされたといえます。
さて、では何故、今年は負の北極振動が多発したのでしょうか？
●負の北極振動は活性化した太陽活動によって引き起こされたのか？
この点については宇宙気候の視点から過去に仮説を提起していますが再掲しておきます。
http://www.kankyo-sizen.net/blog/2012/06/001110.html
北極振動の要因は何か？そこには太陽活動及び地球の地磁気の変化が関与している可能性が指摘されている。つまり太陽から到達する「プロトン」が成層圏の「オゾン量」を減少させる。成層圏の中でもオゾン層は太陽紫を吸収することで熱を帯び、対流圏を暖める効果があるが、成層圏が吸収する紫外線量の減少は成層圏の熱エネルギーの減少を意味し、極地の温度低下を促進する。他方太陽風は地球の地磁気の隙間がある極地に入ることはあっても中～低緯度地帯は地球の磁気によってガードされているため侵入できない。その結果、北極と低緯度地帯との温度差が大きくなるため、極地の冷たい気団が異常発達するという仕組みだ。
では昨年の２月、４月、６月、９月は地球の地磁気に変動があったのか？及び太陽活動に変化があったのか？少なくとも2012年は太陽活動がその循環のピークとなった年でした。そして宇宙天気情報センターhttp://swc.nict.go.jp/news/index.phpの記録を見ると・・・・１月ずれでプロトン現象が起きています。2012年で太陽フレア等によりプロトン現象が観測されたのが、５月２７日、７月７日、７月１７日、７月２３日、９月１日。宇宙天気ニュース等をあたると１月２３、３月８日にも発生していたようです。　http://swnews.jp/2012/swnews_1201231130.html　http://www.rescuenow.net/2012/03/post-1729.html
従って、以下のような仮説が考えられることになります。
１月末プロトン現象→２月中北極振動マイナス→偏西風蛇行→日本に寒波
３月中プロトン現象→３月末北極振動マイナス→偏西風蛇行→日本に爆弾低気圧
５月末プロトン現象→６月初北極振動マイナス→偏西風蛇行→西日本を中心に多雨
７月初・中・下プロトン現象→通常、夏場はプラスに振れるが伸びを鈍化させた→太平洋高気圧が通常よりも未発達→西日本を中心に豪雨・雷雨
９月初プロトン現象→９月中北極振動マイナス→偏西風蛇行→北日本で残暑
このように短期的には、周期的な太陽活動の活発化によって、北極振動が引き起こされ、寒波が日本を襲ったという仮説をたてることができます。
●長期的な寒冷化の可能性も否定できない。
他方で、既に寒冷化が始まっているという見方もあります。
http://ameblo.jp/kennkou1/entry-11456617216.html
少なくとも温暖化の停止を温暖化問題の元祖ともいえる英国（そしてＮＡＳＡも）が認め、太陽活動と気候の関係について言及しはじめたようです。
http://buzzap.jp/news/20120208-global-warming-pause/
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3万地点以上の観測地点のデータに基づいて英国気象庁とイースト・アングリア大学気候研究ユニットが発表によると世界気温の上昇傾向は1997年に終了しているとのこと。
また、20世紀中に非常に大きなエネルギーを放出していた太陽が、これから「太陽活動の極小期」へと向かっていおり、冷夏と長い冬、そして農業可能帰還の短縮などのおそれがあるとの報告も気象学者たちから提出されています。
太陽は11年の周期で活動しており、ピーク時には多数の黒点が現れます。現在の太陽は科学者たちの言う太陽活動の極大期、「サイクル24」に当たります。1月末に太陽フレア連続して起こり、通常よりもはるか南方まで美しいオーロラを出現させたのもその活動によるもの。しかし、黒点の数は20世紀のサイクルのピーク時に比べると半数以下しか現れていません。
NASAとアリゾナ大学の専門家の分析によれば、太陽の表面から19万km部分の磁界の測定結果から、2022年に来ると予想されている次の極大期「サイクル25」は非常に弱いものになる可能性があるとのことです。
英国気象庁が1月に発表した論文によると、92％の確率で「サイクル25」とそれに続く数十年間の太陽活動は1790年から1830年までの「ダルトン極小期」と同程度か、それ以下になる見込みであり、ヨーロッパでは平均気温が2℃程低下する地域もあるとのこと。
しかしながら、太陽のエネルギーの落ち込みは、テムズ川やオランダの運河が凍りついた小氷期の最も寒かった時期、1645年から1715年の「マウンダー極小期」と同程度となる可能性もあります。
@nomurahds　のTWITTER
「太陽と気候の関係についてNASAも英国気象庁も公式に認める方向のようです」
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/08jan_sunclimate/　
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2259012/Global-warming-Met-Office-releases-revised-global-temperature-predictions-showing-planet-NOT-rapidly-heating-up.html　
今年に入ってからも猛烈な積雪があり、気象問題からはまだまだ目が離せそうにありません。引き続き、気象シリーズ、追求していきますので、読者の皆様、応援の程、よろしくお願いします。