[論文レビュー] SST and North American Tropical Cyclone Landfall: A Statistical Modeling Study

Tim Hall, Stephen Jewson|ArXiv.org|Jan 7, 2008

Tropical and Extratropical Cyclones Research参考文献 16被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、海面水温（SST）に条件付けられた統計的熱帯低気圧（TC）経路モデルを用いて、SSTの変動が北アメリカにおけるTCの上陸頻度に与える影響を分析する。SSTが上昇すると、全体の上陸頻度が均等に増加し、高温年では4.7年⁻¹、寒冷年では3.1年⁻¹の上陸頻度を示す。特にユカタン半島では上陸リスクが3倍に増幅されるが、米国中部大西洋沿岸部では有意な変化は認められない。

ABSTRACT

We employ a statistical model of North Atlantic tropical cyclone (TC) tracks to investigate the relationship between sea-surface temperature (SST) and North American TC landfall rates. The track model is conditioned on summer SST in the tropical North Atlantic being in either the 19 hottest or the 19 coldest years in the period 1950-2005. For each conditioning many synthetic TCs are generated and landfall rates computed. Compared to direct analysis of historical landfall, the track model reduces the sampling error by projecting information from the entire basin onto the coast. There are 46% more TCs in hot years than cold in the model, which is highly significant compared to random sampling and corroborates well documented trends in North Atlantic TC number in recent decades. In the absence of other effects, this difference results in a significant increase in model landfall rates in hot years, uniform along the coast. Hot-cold differences in the geographic distribution of genesis and in TC propagation do not significantly alter the overall landfall-rate difference in the model, and the net landfall rate is 1/4.7 yr in hot years and 1/3.1 yr in cold years. SST influence on genesis site and propagation does modify the geographic distribution of landfall, however. The Yucatan suffers 3 times greater landfall rate in hot years than cold, while the U.S. mid-Atlantic coast exhibits no significant change. Landfall probabilities increase in hot years compared to all years in Florida, the U.S Gulf coast, the Mexican Gulf coast, and Yucatan with at least 95% confidence.

研究の動機と目的

• 海面水温（SST）と北アメリカにおける熱帯低気圧（TC）上陸頻度の関係を定量すること。
• 歴史的上陸データにおけるサンプリング誤差を解消するため、全海域の統計的経路モデルを用いること。
• 上陸頻度の変化をTC数、発生位置、進路の3要因に分解して評価すること。
• 異なるSST条件下における地理的上陸リスクの変化を評価すること。

提案手法

• 統計的TC経路モデルを用いて、1950–2005年の歴史的データに基づき合成TC経路をシミュレートする。
• モデルは夏季の熱帯北大西洋におけるSSTに条件付けられ、記録上最も暑い19年と最も寒い19年に分けられる。
• 各SST状態に対して、数千件の合成TCが生成され、北アメリカ沿岸のセグメントに沿った上陸頻度が計算される。
• 上陸は、経路セグメントが海岸線セグメントと交差する場合に定義され、1つの嵐が複数回上陸することを許容する。
• 上陸頻度への寄与をTC数、発生地点分布、進路パターンに分離し、それぞれの要因が上陸頻度に与える影響を評価する。
• 有意性を評価するため、サブサンプリングを用いて信頼区間を計算し、温暖年と寒冷年の間で上陸確率の変化の有意性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 熱帯北大西洋におけるSSTの年間変動は、北アメリカにおけるTC上陸頻度にどのように影響するか？
• RQ2 異なるSST条件下におけるTC発生位置と進路パターンの変化は、地域的上陸リスクにどの程度寄与するか？
• RQ3 温暖年における上陸頻度の上昇は、主にTC数の増加に起因するのか、それとも進路や発生位置の変化が顕著に寄与するのか？
• RQ4 SSTが温暖化する年には、上陸リスクが著しく増加する地理的ホットスポットは存在するか？
• RQ5 温暖SST年における特定の沿岸地域での上陸確率上昇の統計的信頼性はどの程度か？

主な発見

• モデルは、温暖SST年では年間4.7件、寒冷SST年では3.1件の上陸を示し、50%の増加を示す。これは、歴史的TC数比239:165とよく一致する。
• SSTの影響により、上陸リスクの地理的分布が顕著に変化する。特にユカタン半島では、温暖年における上陸頻度が3倍に増加する。
• 米国中部大西洋沿岸部では、TC数の増加にもかかわらず、発生地点と進路の変化が相殺するため、温暖年と寒冷年の間で上陸頻度の有意な変化は認められない。
• フロリダ、米国北部メキシコ湾沿岸、およびユカタンでは、温暖年における上陸確率が、すべての年と比較して有意に高い（95%以上の信頼水準）。
• 上陸頻度の上昇は主に温暖年におけるTC数の増加に起因するが、ユカタンでは発生位置と進路の変化が追加でリスクを拡大している。
• 結果は異なるSST平均領域に対して安定しており、高温・寒冷年を定義するためのSST閾値の選択に敏感ではない。