Pioneering the state of the art in the Greenland ice sheet climate system study

• Project/Area Number: 17KK0017
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: Japan, Meteorological Research Institute
• Principal Investigator: 庭野 匡思 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (10515026)
• Project Period (FY): 2018 – 2023
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
• Keywords: グリーンランド氷床 / 気候変動 / 表面質量収支 / 極域気候モデル / NHM-SMAP / 極地雪氷観測 / 氷床上降水 / 氷床上降雪・降水観測 / 氷床上降雨 / GrSMBMIP / 数値モデリング / 衛星リモートセンシング / 海水準変動 / 北極 / 雪氷質量収支

Outline of Annual Research Achievements

グリーンランド氷床における近年の急激な雪氷質量損失のメカニズムを解明するために、研究代表者は、基課題「次世代極域気候モデル開発と広域観測によるグリーンランド氷床質量損失メカニズム解明 （若手B; 17K12817）」において、世界最先端のスペックを有する極域気候モデルNHM-SMAPを開発した。NHM-SMAPは、本国際共同研究の取り組みなどを受けて、IPCC AR7 WGIレポートで引用された他、1980年以降の氷床上において降雨が増加していることを世界で初めて示すことに成功している。

本国際共同研究課題では、GrIS雪氷表面質量収支（Surface Mass Balance; SMB）研究の世界的権威であるデンマーク・グリーンランド地質調査所（GEUS）のJason E. Box教授の元に滞在して、NHM-SMAPが高い国際的認知度と信頼性を獲得するべく、各種研究活動に取り組む。2022年度は、Box教授らと、NHM-SMAPを含む複数の最新のモデル計算データを氷床上降水量の観点で比較・評価した。その際、本研究課題で実施した2019年のグリーンランド氷床上共同現地観測データを有効活用した。本成果は、イギリス王立気象学会が発行する専門誌に投稿され、現在改稿中である。また、Box教授が開発したグリーンランド氷床アルベドデータを用いてNHM-SMAPの挙動を制約する試みに引き続き取り組み、成果をAGU Fall Meetingにおいて発表した。発表では、概ね好意的な反応が得られたため、現在論文発表に向けた最終準備を共著者らと進めている。研究の推進に際しては、必要に応じて、GEUSオンサイトとオンラインにおいて研究打合せを実施した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

代表者が開発しているNHM-SMAPがIPCC AR7 WGIレポートで引用された他、1980年以降の氷床上において降雨が増加していることをBox教授らと世界で初めて示すことに成功するなど、本国際共同研究を通してNHM-SMAPが高い国際的認知度と信頼性を獲得する、という当初の目標は概ね達成されつつある。論文発表すべき関連研究成果があと若干残っているので、それらの発表が完了すれば、当初の計画以上の進展が認められるレベルに到達するものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は研究最終年度とする予定である。そこで、これまでの国際共同研究で得られた知見をまとめることを最優先で進めることにする。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of Seasonal Snow Mass Balance all over Japan Using a High-Resolution Atmosphere-Snow Model Chain (2022)
  • Author(s): Niwano Masashi、Suya Masami、Nagaya Koichi、Yamaguchi Satoru、Matoba Sumito、Harada Ikuo、Ohkawara Nozomu
  • Journal Title: SOLA Volume: 18 Issue: 0 Pages: 193-198
  • DOI: 10.2151/sola.2022-031
  • ISSN: 1349-6476
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Determination of the Snow Optical Grain Diameter and Snowmelt Area on the Greenland Ice Sheet Using Spaceborne Optical Observations (2022)
  • Author(s): Vandecrux Baptiste、Box Jason E.、Wehrle Adrien、Kokhanovsky Alexander A.、Picard Ghislain、Niwano Masashi、Horhold Maria、Faber Anne-Katrine、Steen-Larsen Hans Christian
  • Journal Title: Remote Sensing Volume: 14 Issue: 4 Pages: 932-932
  • DOI: 10.3390/rs14040932
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rainfall on the Greenland Ice Sheet: Present‐Day Climatology From a High‐Resolution Non‐Hydrostatic Polar Regional Climate Model (2021)
  • Author(s): Niwano M.、Box J. E.、Wehrle A.、Vandecrux B.、Colgan W. T.、Cappelen J.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 48 Issue: 15
  • DOI: 10.1029/2021gl092942
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantifying relative contributions of lightabsorbing particles from domestic and foreign sources on snow melt at Sapporo, Japan during the 2011窶?2012 winter (2021)
  • Author(s): Niwano, M., M. Kajino, T. Kajikawa, T. Aoki, Y. Kodama, T. Tanikawa, and S. Matoba
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 48 Issue: 16
  • DOI: 10.1029/2021gl093940
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Physically based model of the contribution of red snow algal cells to temporal changes in albedo in northwest Greenland (2021)
  • Author(s): Yukihiko Onuma, Nozomu Takeuchi, Sota Tanaka, Naoko Nagatsuka, Masashi Niwano, and Teruo Aoki
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 14 Issue: 6 Pages: 2087-2101
  • DOI: 10.5194/tc-14-2087-2020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Scientific and Human Errors in a Snow Model Intercomparison (2021)
  • Author(s): Menard Cecile B. et al.
  • Journal Title: Bulletin of the American Meteorological Society Volume: 102 Issue: 1 Pages: E61-E79
  • DOI: 10.1175/bams-d-19-0329.1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Greenland bare-ice albedo from PROMICE automatic weather station measurements and Sentinel-3 satellite observations (2021)
  • Author(s): Wehrl? Adrien、Box Jason E.、Niwano Masashi、Anesio Alexandre M.、Fausto Robert S.
  • Journal Title: GEUS Bulletin Volume: 47 Pages: 5284-5284
  • DOI: 10.34194/geusb.v47.5284
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 氷床表面質量収支の実態とそのモデリングの試み：2020年夏最新版 (2021)
  • Author(s): 庭野匡思, 青木輝夫, 橋本明弘, 大島 長, 梶野瑞王, 大沼友貴彦, 藤田耕史, 山口 悟, 島田利元, 竹内 望, 津滝 俊, 本山秀明, 石井正好, 杉山 慎, 平沢尚彦, 阿部彩子
  • Journal Title: 雪氷 Volume: 83 Pages: 27-50
  • NAID: 130008081872
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SIGMA及び関連プロジェクトによるグリーンランド氷床上の大気・雪氷・雪氷微生物研究－ ArCS IIプロジェクトへのつながり － (2021)
  • Author(s): 青木輝夫, 的場澄人, 庭野匡思, 朽木勝幸, 谷川朋範, 竹内望, 山口悟, 本山秀明, 藤田耕史, 山崎哲秀, 飯塚芳徳, 堀雅裕, 島田利元, 植竹淳, 永塚尚子, 大沼友貴彦, 橋本明弘, 石元裕史, 田中泰宙, 大島長, 梶野瑞王, 足立光司, 黒﨑豊, 杉山慎, 津滝俊, 東久美子, 八久保晶弘, 川上薫, 木名瀨健
  • Journal Title: 雪氷 Volume: 83 Pages: 169-191
  • NAID: 130008093538
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Firn cold content evolution at nine sites on the Greenland ice sheet between 1998 and 2017 (2020)
  • Author(s): Vandecrux B.、Fausto R. S.、van As D.、Colgan W.、Langen P. L.、Haubner K.、Ingeman-Nielsen T.、Heilig A.、Stevens C. M.、MacFerrin M.、Niwano M.、Steffen K.、Box J.E.
  • Journal Title: Journal of Glaciology Volume: 66 Issue: 258 Pages: 591-602
  • DOI: 10.1017/jog.2020.30
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reconstruction of Sea Ice Concentration in Northern Baffin Bay Using Deuterium Excess in a Coastal Ice Core From the Northwestern Greenland Ice Sheet (2020)
  • Author(s): Kurosaki Y., Matoba S., Iizuka Y., Niwano M., Tanikawa T., Ando T., Hori A., Miyamoto A., Fujita S. and Aoki T.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Issue: 16
  • DOI: 10.1029/2019jd031668
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GrSMBMIP: intercomparison of the modelled 1980?2012 surface mass balance over the Greenland Ice Sheet (2020)
  • Author(s): Fettweis Xavier et al.
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 14 Issue: 11 Pages: 3935-3958
  • DOI: 10.5194/tc-14-3935-2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The firn meltwater Retention Model Intercomparison Project (RetMIP): evaluation of nine firn models at four weather station sites on the Greenland ice sheet (2020)
  • Author(s): Vandecrux Baptiste et al.
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 14 Issue: 11 Pages: 3785-3810
  • DOI: 10.5194/tc-14-3785-2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Near-surface snow physics data from a dog-sled traverse expedition in the northwest Greenland ice sheet during 2018 spring (2020)
  • Author(s): Niwano, M., Yamaguchi, S., Yamasaki, T., and Aoki. T.
  • Journal Title: Polar Data Journal Volume: 4 Pages: 133-144
  • DOI: 10.20575/00000019
  • NAID: 120006900542
  • ISSN: 2432-6771
  • URL: http://id.nii.ac.jp/1434/00000019/
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impact of observation-based snow albedo parameterization on global ocean simulation results (2020)
  • Author(s): Toyoda, T., T. Aoki, M. Niwano, T. Tanikawa, L. S. Urakawa, H. Tsujino, H. Nakano, K. Sakamoto, N. Hirose, and G. Yamanaka
  • Journal Title: Polar Science Volume: na Pages: 100521-100521
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100521
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Meteorological and evaluation datasets for snow modelling at 10 reference sites: description of in situ and bias-corrected reanalysis data (2019)
  • Author(s): M?nard C?cile B.、Essery Richard、Barr Alan、Bartlett Paul、Derry Jeff、Dumont Marie、Fierz Charles、Kim Hyungjun、Kontu Anna、Lejeune Yves、Marks Danny、Niwano Masashi、Raleigh Mark、Wang Libo、Wever Nander
  • Journal Title: Earth System Science Data Volume: 11 Issue: 2 Pages: 865-880
  • DOI: 10.5194/essd-11-865-2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cloud-driven modulations of Greenland ice sheet surface melt (2019)
  • Author(s): Niwano Masashi、Hashimoto Akihiro、Aoki Teruo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 10380-10380
  • DOI: 10.1038/s41598-019-46152-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Retrieval of Snow Properties from the Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument (2019)
  • Author(s): Kokhanovsky Alexander、Lamare Maxim、Danne Olaf、Brockmann Carsten、Dumont Marie、Picard Ghislain、Arnaud Laurent、Favier Vincent、Jourdain Bruno、Le Meur Emmanuel、Di Mauro Biagio、Aoki Teruo、Niwano Masashi、et al.
  • Journal Title: Remote Sensing Volume: 11 Issue: 19 Pages: 2280-2280
  • DOI: 10.3390/rs11192280
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] グリーンランド氷床における近年の急激な雪氷質量損失 －現地観測と数値モデルによるメカニズム理解の試み－ (2019)
  • Author(s): 庭野匡思
  • Journal Title: 天気 Volume: 66(3) Pages: 225-230
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Bare ice darkening impacts on northwestern Greenland ice sheet runoff (2022)
  • Author(s): Niwano, M., Box, J. E., Fettweis, X., and Wehrle, A.
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rainfall on the Greenland ice sheet: Present-day states estimated from a high-resolution non-hydrostatic polar (2022)
  • Author(s): Niwano, M.
  • Organizer: IASC NAG online meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Challenges to model complex snow-atmosphere interaction processes in the Greenland ice sheet (2021)
  • Author(s): Niwano, M.
  • Organizer: IMAU (Utrecht University) online seminar
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] グリーンランド氷床では今、何が起きているのか？ー温暖化の最前線からの報告ー (2021)
  • Author(s): 庭野匡思
  • Organizer: 一般社団法人日本太陽エネルギー学会太陽光発電部会 第３２回セミナー気象・環境セミナー 「気候変動」
  • Invited
• [Presentation] Greenland surface processes from PROMICE automatic weather station measurements and Sentinel-3 satellite observations (2020)
  • Author(s): Wehrle, A., Box, J., Niwano, M., Anesio, A. M. B., and Fausto, R. S.
  • Organizer: 2020 AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cloud-driven modulations of Greenland ice sheet surface melt, from 2012 to 2014 (2019)
  • Author(s): Niwano, M., A. Hashimoto, and T. Aoki
  • Organizer: 2019 AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Heat budget of Greenland firn: observed and simulated changes from 1998-2015 (2019)
  • Author(s): Vandecrux, B., R. Fausto, D. van As, W. Colgan, P. Langen, K. Sampson, K. Steffen, K. Haubner, T. Ingemann-Nielsen, M. Niwano, and J. Box
  • Organizer: EGU General Assembly 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Utilization of satellite-derived surface snow physical properties to improve the performance of the SMAP physical snowpack model (2019)
  • Author(s): Niwano, M. and J. E. Box
  • Organizer: IASC Workshop on tthe dynamics and mass budget of Arctic glaciers & proglacial marine ecosystems
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 極域気候モデルNHM-SMAP (2019)
  • Author(s): 庭野匡思
  • Organizer: 2018年度 第2回 次世代陸モデル開発・応用・社会実装に関する合同ワークショップ
• [Remarks] 気象研究所報道発表
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Topics/R03/030823/press_030823.html
• [Remarks] NHM-SMAP v1.00 for the Greenland domain
  • URL: https://climate.mri-jma.go.jp/~m-niwano/NHM-SMAP_v1.00_GrIS-now/
• [Remarks] 近年のグリーンランド氷床の融解量評価に関する国際共同研究に貢献しました
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Topics/R02/021113a/021113_oshirase.html