大洋スケールの風成駆動流および変動場の力学機構解明に関する研究
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20K04065
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
轡田 邦夫 東海大学, 海洋研究所, 研究員 (40205092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹井 義一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (40419130)
佐々木 英治 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員 (50359220)
植原 量行 東海大学, 海洋学部, 教授 (90371939)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 海面運動量フラックス / 高解像度数値モデル / 風成駆動流 / J-OFURO3 / JRA55-do / ERA5 / 風成海洋循環 / 大洋スケール / OGCM |
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| Outline of Research at the Start |
衛星観測・計算機の発達で全球洋上高精度海面フラックスデータが構築され、それらを駆動力とする高解像度海洋大循環モデル(OGCM)での海流等の再現場解析によって力学機構の解明の進展し、気候変動予測の実現が現実化してきた。一方OGCMによる海洋構造の再現性は、モデルを駆動する海面運動量フラックスの信頼度の依存性が実証されており、それらの感度把握が重要である。
本研究では、大洋スケールでの海洋内部構造が風成駆動流に支配されることに着目し、異なる海面フラックスによって駆動されたOGCMの再現場間の相互比較と共に、現場観測や衛星データとの比較を通して、大洋スケールでの風成駆動流の力学構造の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、異なる海面フラックスを用いて高解像度海洋大循環モデル(OGCM)を駆動し、それらから得られた再現場の海洋内部構造および変動場の相互比較と、現場観測に基いて得られる海洋内部構造の場との比較を通してOGCMの再現結果の不確定性を明らかにすると共に、予測モデルの再現性を支配する要因として、既存の複数の海面フラックス場に対する信頼性の検証をすることも目的としている。
初年度（2020年度）は、高空間解像度の海面フラックスデータセットである気象庁の数値再解析JRA55-doと衛星観測によるJ-OFURO3の2種類の海面フラックス場でOGCMを駆動する感度実験を行った結果、海面熱フラックスに比べて海面運動量フラックスの相違にOGCMの再現結果は圧倒的に敏感であることを明らかにした。次年度（2021年度）は欧州中期気象予報センター作成のERA5を加えた3種類の海面運動量フラックスによってOGCMを長期間駆動し、それらの再現場の相互比較より熱帯域の亞表層水温に顕著な相違が検出されること、それらの要因が海上風回転場の相違であることが示唆されることなどが明らかとなり、学会等での成果発表を行った。
2022年度は、前年度の解析をさらに進めたほか、黒潮親潮混合域および親潮域にみられる水温場の相違に注目し、JRA55-doとJ-OFURO3の異なる海上風を用いた3メンバーのアンサンブル実験を行い、それらの要因に対して海洋応答の視点から同海域における渦活動度等の海況変動との関係が示唆されるなどの興味深い結果が得られた。
以上の成果を学術論文として2023年度中に投稿する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度はOGCMを稼働する地球シミュレータのリプレースに伴う稼働停止が当初より長引いたことと、コロナ禍による遠隔作業期間の長期化のため、膨大な量の再現結果の編集処理作業に予想外に時間を要したことに加えて、研究代表者と研究分担者間での情報交換も遠隔会議に終始したことにより、当初の到達目標を下回った。そのような状況下で、異なる海面フラックスによる複数の感度実験を実施し、それらの再現場の比較を通して熱フラックスよりも運動量フラックスの相違が海洋内部構造を支配する上でのキーになることを明らかにした。
2021年度は運動量フラックスの相違に対象を限定し、複数の海上風データから得られる海面運動量フラックスを用いてOGCMを長期間駆動することによって得られる再現場に注目し、それらにみられる相違の時空間特性の実態を把握することを目指した。具体的には、高解像度の海面フラックスを代表する衛星観測によるJ-OFURO3、数値再解析によるJRA55-doおよびERA5の全球海上風データセットによる海面運動量フラックス場によるOGCMの駆動実験を行った。それらの再現結果の相互比較より、熱帯域の亞表層水温に顕著な相違がみられるなどの興味深い結果が検出された。
2022年度は、上記の解析を継続したほか、JRA55-doとJOFURO-3の異なる海上風を用いた３メンバーのOFES2アンサンブル実験を行い、それらのアンサンブル平均での海水温差が黒潮親潮混合域と親潮域で顕著であること、その要因が北太平洋域の海上風の回転成分の差に起因する海洋応答であり、黒潮続流の緯度や渦活動度および親潮の強さに相違がもたらされることを明らかにした。また、当該海域の海面水温における近年の異常高温が、上記と同様の北太平洋上での海上風変化に対する海洋の応答が一要因であることが、同様のOFES2アンサンブル実験によって示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
OGCMの再現結果において、熱帯域の表層水温場には顕著にみられない相違が亞表層水温には最大5度を超える差がみられたことは、本研究の端緒となった先行研究の結果を踏襲する。即ち、OGCMの再現場における海洋内部構造は海上風への応答に極めて敏感であることを意味すると共に、OGCMの再現性の向上は海上風場の信頼性の検証と表裏一体であることが示唆された。また、親潮黒潮混合域においてみられた水温場の相違に対して、アンサンブル実験を通した検証によって当該海域における海上風の回転場が考えられるなど、海洋応答の問題として理解されるといった興味深い結果も得られた。
以上の成果を学会や研究集会での発表を通して本研究の意義をアピールしてきたが、2023年度中に学術論文として投稿し本研究成果の一区切りとしたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
