Theoretical and observational analyses of stability of the Kuroshio current path south of Japan

• Project/Area Number: 20K04072
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 永野 憲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究センター), 主任研究員 (40421888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 拓也 北海道大学, 地球環境科学研究院, 学術研究員 (40466256)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2020: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
• Keywords: 黒潮 / 大蛇行 / PDO / 海底圧力 / 海底圧力変動 / 流路変動 / 非大蛇行

Outline of Research at the Start

日本南岸沖を流れる黒潮は，大蛇行流路と非大蛇行流路という二つの安定な流路をとる．黒潮の流路変動は，北太平洋中央部の貯熱量の分布に影響を及ぼしている可能性が考えられる．そこで，黒潮流路の力学機構を明らかにするために，日本南岸沖の陸棚斜面の海底制御の効果と中規模渦擾乱等に対する安定性を調べる．

Outline of Annual Research Achievements

黒潮大蛇行流路の安定モードと不安定モードについて，各流路への海底斜面の効果を理論的に解析するために，これまでに得られたデータ解析の結果をもとに流路方程式モデルの構築を続けるとともに，モデル解の流速構造を特異摂動法を用いて考察することの可能について探った．
また，日本南岸沖を流れる黒潮の流路と海底斜面の関係についての解析の参考とするため，東北沖の黒潮続流とそこから切離した暖水渦をウェーブグライダーで観測したところ，サブメソスケールの海面高度変化を捉えた．この結果の一部は，国際誌ですでに掲載済みであり，日本南岸沖の陸棚斜面の海底制御の効果と安定性を今後調べるための重要な情報となる.
黒潮源流域における鉛直流の変化が，黒潮域の海面水温の準10年変動に影響を及ぼしていることと，鉛直流の変化がPacific Decadal Oscillation (PDO)の位相の反転に関係している可能性を指摘し，国際誌に掲載した．下流の日本南岸沖の黒潮の変動を今後調べるための重要な情報となる. さらに，黒潮源流域の係留ブイデータによって取得した時系列データの解析を行なった．
当該年度は，これらの研究成果を基に，国際的な黒潮観測プロジェクトであるCSK-2に課題提案を行なった．CSK-2は，国連海洋科学の10年のプログラムとしても承認されており，今後の国際的な海洋観測の策定に重要な情報をした．

Current Status of Research Progress

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

Reason

前年度までに得られたデータ解析の結果をもとに，流路方程式モデルの構築を続行した.しかしながら，海底地形の制御を調べるために適した方法なのか疑義が生じたので，別の方法を探ることにした．また，研究分担者の退職に伴い，海洋同化モデルを用いた解析は進んでいないが，これまでに行った解析結果をまとめつつある．また，東北沖の黒潮続流のウェーブグライダー観測の副産物として，サブメソスケールの変動についての知見が得られ，この結果の一部は Sensorsで論文として出版された.このように黒潮の流路変動についての知見は蓄積されてきており，手法の見直しを行うことで，今後，理論解析が進展する可能性があり，概ね順調に進展して いると評価した.
加えて，本研究課題の先行課題から継続して続けているアルゴデータと海面高度データから推定した黒潮源流域の海水密度と鉛直流の三次元場の変動の解析結果は，国際誌にて掲載済みであり，概ね順調に進展している.

Strategy for Future Research Activity

来年度は，今年度までに得られた知見をもとに，新たな手法を用いて黒潮流路の理論解析を行う.

Research Products

• [Journal Article] Coupled Atmosphere?Ocean Variations on Timescales of Days Observed in the Western Tropical Pacific Warm Pool During Mid‐March 2020 (2022)
  • Author(s): Nagano Akira、Geng Biao、Richards Kelvin J.、Cronin Meghan F.、Taniguchi Kyoko、Katsumata Masaki、Ueki Iwao
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Oceans Volume: 127 Issue: 10
  • DOI: 10.1029/2022jc019032
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deep-sea bottom-water environment change caused by sediment resuspension on the continental slope off Sanriku, Japan, before and after the 2011 Tohoku Earthquake (2022)
  • Author(s): Wakita Masahide、Watanabe Shuichi、Yoshino Jun、Oguri Kazumasa、Nomaki Hidetaka、Kawagucci Shinsuke、Ariyoshi Keisuke、Nagano Akira、Fujikura Katsunori
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 9 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s40645-022-00515-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spatiotemporal vertical velocity variation in the western tropical Pacific and its relation to decadal ocean variability (2022)
  • Author(s): Nagano Akira、Hasegawa Takuya、Wakita Masahide
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 9 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s40645-022-00513-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Decadal changes in the basin-wide heat budget of the mid-latitude North Pacific Ocean (2022)
  • Author(s): Kawai Yoshimi、Nagano Akira、Hasegawa Takuya、Tomita Hiroyuki、Tani Masanobu
  • Journal Title: Journal of Oceanography Volume: 79 Issue: 2 Pages: 91-108
  • DOI: 10.1007/s10872-022-00667-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] USV-Observed Turbulent Heat Flux Induced by Late Spring Cold Dry Air Incursion over Sub-Mesoscale Warm Regions off Sanriku, Japan (2022)
  • Author(s): Nagano Akira、Hasegawa Takuya、Ariyoshi Keisuke、Iinuma Takeshi、Fukuda Tatsuya、Fujii Nobuhiro、Tomita Fumiaki、Hino Ryota
  • Journal Title: Sensors Volume: 22 Issue: 24 Pages: 9695-9695
  • DOI: 10.3390/s22249695
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interannual Bottom-Intensified Current Thickening Observed on the Continental Slope Off the Southeastern Coast of Hokkaido, Japan (2022)
  • Author(s): Nagano Akira、Hasegawa Takuya、Ariyoshi Keisuke、Matsumoto Hiroyuki
  • Journal Title: Fluids Volume: 7 Issue: 2 Pages: 84-84
  • DOI: 10.3390/fluids7020084
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rapid Reduction of pH and CaCO3 Saturation State in the Tsugaru Strait by the Intensified Tsugaru Warm Current During 2012-2019 (2021)
  • Author(s): M. Wakita,K. Sasaki,A. Nagano,H. Abe,T. Tanaka,K. Nagano,K. Sugie,H. Kaneko,K. Kimoto,T. Okunishi,M. Takada,J. Yoshino,S. Watanabe
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 48 Issue: 10 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1029/2020gl091332
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Precise Monitoring of Pore Pressure at Boreholes Around Nankai Trough Toward Early Detecting Crustal Deformation (2021)
  • Author(s): Ariyoshi Keisuke、Kimura Toshinori、Miyazawa Yasumasa、Varlamov Sergey、Iinuma Takeshi、Nagano Akira、Gomberg Joan、Araki Eiichiro、Miyama Toru、Sueki Kentaro、Yada Shuichiro、Hori Takane、Takahashi Narumi、Kodaira Shuichi
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: 9 Pages: 1-16
  • DOI: 10.3389/feart.2021.717696
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] El Nino‐Related Vertical Mixing Enhancement Under the Winter Mixed Layer at Western Subarctic North Pacific Station K2 (2021)
  • Author(s): Nagano Akira、Wakita Masahide、Fujiki Tetsuichi、Uchida Hiroshi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Oceans Volume: 126 Issue: 11
  • DOI: 10.1029/2020jc016913
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 相模湾における長期海底圧力観測への海洋変動の影響 (2021)
  • Author(s): 松本 浩幸，永野 憲，有吉 慶介，荒木 英一郎，町田 祐弥，西田 周平，木村 俊則
  • Journal Title: 土木学会論文集B2(海岸工学) Volume: 77
  • NAID: 130008113422
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seafloor Pressure Change Excited at the Northwest Corner of the Shikoku Basin by the Formation of the Kuroshio Large-Meander in September 2017 (2021)
  • Author(s): Nagano Akira、Yamashita Yusuke、Ariyoshi Keisuke、Hasegawa Takuya、Matsumoto Hiroyuki、Shinohara Masanao
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: 8 Pages: 583481-583481
  • DOI: 10.3389/feart.2020.583481
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Half-Century of Scientific Advancements Since the Cooperative Study of the Kuroshio and Adjacent Regions (CSK) Programme - Need for a new Kuroshio Research (2021)
  • Author(s): Ando Kentaro、Lin Xiaopei、Villanoy Cesar、Danchenkov Mikhail、Lee Jae-Hak、He Hui-Jun、Liu Qian、Liu Yang、Lobanov Vyacheslav、Ma Xiao-Lin、Mulyadi Hanung Agus、Nagano Akira、Ren Jin-Ling、Syahailatua Augy、Tian Yongjun、Wu Lunyu、Zhang Jing、Zhang Linlin、Zhao Meixun、Zheng Jingjing、Ma Shuyang、Zhu Wenxi
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 193 Pages: 102513-102513
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102513
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of ocean fluid changes on pressure on the seafloor: Ocean assimilation data analysis on warm-core rings off the southeastern coast of Hokkaido, Japan on an interannual timescale (2021)
  • Author(s): Takuya Hasegawa, Akira Nagano, Keisuke Ariyoshi, Toru Miyama, Hiroyuki Matsumoto, Ryoichi Iwase, Masahide Wakita
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: -
  • DOI: 10.3389/feart.2021.600930
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Saildrone-observed atmospheric boundary layer response to winter mesoscale warm spot along the Kuroshio south of Japan (2020)
  • Author(s): Nagano Akira、Ando Kentaro
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 7 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00358-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 総論：今後の黒潮と周辺海域の国際共同観測を考える (2020)
  • Author(s): 永野 憲，安藤 健太郎，野中 正見，川合 義美，児玉 武稔，楳田 貴郁
  • Journal Title: 月刊海洋 Volume: 52 Pages: 295-299
• [Journal Article] 海底圧力計の有効利用に向けた今後の展望 (2020)
  • Author(s): 有吉 慶介，永野 憲，長谷川 拓也，伊東 優治，松本 浩幸
  • Journal Title: 月刊海洋 Volume: 52 Pages: 324-331
• [Presentation] 最近の黒潮研究と国際観測プロジェクトCSK-2の必要性 (2023)
  • Author(s): 永野憲
  • Organizer: 「国連海洋科学の10年」シンポジウム －日本の大気・海洋科学のコミュニティがどう貢献できるか?－
  • Invited
• [Presentation] 係留ブイによる西部太平洋暖水プール北縁の大気海洋観測(III) (2023)
  • Author(s): 永野 憲, 植木 巌, 勝俣 昌己, 脇田 昌英
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2022
• [Presentation] 汎用小型観測フロート(MOF)を用いた黒潮続流南側における冷水渦観測 (2023)
  • Author(s): 永野 憲, 喜多村 稔, 渡 健介, 植木 巌
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2022
• [Presentation] 暖水プール北部における統合的海洋大気観測研究 - MR21-03 航海概要 - (2023)
  • Author(s): 植木 巌, 勝俣 昌己, 永野 憲, 耿 驃, 谷口 京子, 渡 健介, 石原 靖久, 福田 達也, 細田 滋毅, 金谷 有剛, 荻野 慎也, 鈴木 直弥, 青木 一真
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2022
• [Presentation] 東北地方太平洋沖地震前後における三陸沖陸棚斜面の底層水環境の変化 (2023)
  • Author(s): 脇田昌英, 渡邉修一, 吉野順, 小栗一将, 野牧秀隆, 川口慎介, 有吉慶介, 永野憲, 藤倉克則
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2022
• [Presentation] 小型浅海フロートを用いた黒潮続流域における冷水渦観測 (2022)
  • Author(s): 永野 憲, 喜多村 稔, 渡 健介, 植木 巌
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年度大会
• [Presentation] Origin and Path of the Pacific Decadal Oscillation-related Sea-level Variation Observed at Fukaura on the Eastern Coast of the Sea of Japan (2022)
  • Author(s): Hitoshi KANEKO, Akira NAGANO, Masahide WAKITA
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 2022 (AOGS2022) 19th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Wind-driven Interannual Variation in the Tsugaru Warm Current Volume Transport (2022)
  • Author(s): Akira NAGANO, Masahide WAKITA, Hitoshi KANEKO
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 2022 (AOGS2022) 19th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Impact of Kuroshio Meander on Pressure Changes in 2012 to 2013 Along Nankai Trough (2022)
  • Author(s): Keisuke ARIYOSHI, Akira NAGANO, Takuya HASEGAWA, Takeshi IINUMA, Hiroyuki MATSUMOTO, Eiichiro ARAKI, Narumi TAKAHASHI, Takane HORI
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 2022 (AOGS2022) 19th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of Ocean Fluid Changes on Pressure on the Seafloor: Observational and JCOPE2M Ocean Assimilation Data Analysis on Warm-core Rings Off the Southeastern Coast of Hokkaido, Japan on an Interannual Timescale (2022)
  • Author(s): Takuya HASEGAWA, Akira NAGANO, Keisuke ARIYOSHI, Toru MIYAMA, Hiroyuki MATSUMOTO, Ryoichi IWASE, Masahide WAKITA
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society 2022 (AOGS2022) 19th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 黒潮大蛇行の観測的研究-これまでの知見と最近の研究- (2022)
  • Author(s): 永野憲, 有吉慶介, 松本浩幸, 長谷川拓也, 山下裕亮
  • Organizer: 2022年度日本海洋学会秋季大会シンポジウム3「黒潮大蛇行研究-これまでの歩みと今後の展望-」
  • Invited
• [Presentation] 西部北太平洋亜寒帯域における海洋酸性化と海洋生物への影響 (2022)
  • Author(s): 脇田昌英, 永野憲, 内田裕, 中野善之, 木元克典, 重光雅仁, 藤木徹一
  • Organizer: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [Presentation] Kuroshio Variability in the western North Pacific (2022)
  • Author(s): Akira Nagano
  • Organizer: 1st NPOCE webinar on Dynamics and variability of the Pacific Western Boundary Currents
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Bottom-intensified current observed by a bottom-mounted ADCP off the southeastern coast of Hokkaido, Japan (2021)
  • Author(s): Akira Nagano, Takuya Hasegawa, Keisuke Arisyoshi, Hiroyuki Matsumoto
  • Organizer: JpGU2021
• [Presentation] Effect of ocean fluid changes on pressure on the seafloor: JCOPE2M ocean assimilation data analysis on warm-core rings off the southeastern coast of Hokkaido, Japan on an interannual timescale (2021)
  • Author(s): Takuya Hasegawa, Akira Nagano, Keisuke Ariyoshi, Toru Miyama, Hiroyuki Matsumoto, Ryoichi Iwase, Masahide Wakita
  • Organizer: JpGU2021
• [Presentation] エルニーニョに関連したK2 測点冬季混合層直下の鉛直混合の強化 (2021)
  • Author(s): 永野 憲 , 脇田 昌英 , 藤木 徹一 , 内田 裕
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2021
• [Presentation] 十勝・釧路沖の暖水塊に関係する経年スケール海洋流体変動が海底圧力に与える影響 (2021)
  • Author(s): 長谷川拓也，永野憲，有吉慶介，美山透，松本浩幸，岩瀬良一，脇田昌英
  • Organizer: 2021年度日本海洋学会秋季大会
• [Presentation] Impact of Kuroshio meander on the slow slip event in March 2020 detected by borehole and DONET observatories (2021)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Toshinori Kimura, Yasumasa Miyazawa, Varlamov Sergey, Takeshi Iinuma, Akira Nagano, Joan Gomberg, Eiichiro Araki, Toru Miyama, Kentaro Sueki, Shuichiro Yada, Takane Hori, Narumi Takahashi, Shuichi Kodaira
  • Organizer: The 128th Annual Meeting of the Geological Society of Japan
• [Presentation] 海底圧力に及ぼす力学の多様性とその相互関係の理解 (2021)
  • Author(s): 有吉 慶介，永野 憲，松本 浩幸，長谷川 拓也，伊東 優治
  • Organizer: 2021年度日本海洋学会秋季大会
  • Invited
• [Presentation] 近年の津軽暖流の強化による津軽海峡東部のpHと炭酸カルシウム飽和度の急速な低下 (2021)
  • Author(s): 脇田昌英、佐々木建一、永野憲、阿部泰人、田中雄大、長野晃輔、杉江恒二、金子仁、木元克典、奥 西武、高田信、吉野順、渡邉修一
  • Organizer: 2021年度日本海洋学会秋季大会
• [Presentation] 太平洋暖水プール東部で観測した数日スケール大気海洋相互作用 (2021)
  • Author(s): 永野憲，耿驃，谷口京子，勝俣昌己，植木巌
  • Organizer: 2021年度日本海洋学会秋季大会
• [Presentation] 黒潮大蛇行がスロースリップイベントに及ぼす影響:孔内とDONETの観測データの統合解析 (2021)
  • Author(s): 有吉 慶介, 木村 俊則, 宮澤 泰正, Varlamov Sergey, 飯沼 卓史, 永野 憲, Joan Gomberg, 荒木 英一郎, 美山 透, 末木 健太朗, 矢田 修一郎, 堀 高峰, 高橋 成実, 小平 秀一
  • Organizer: 2021年度日本地震学会秋季大会
• [Presentation] 黒潮大蛇行がスロースリップイベントに及ぼす影響:孔内とDONETの観測データの統合解析 (2021)
  • Author(s): 有吉 慶介, 木村 俊則, 宮澤 泰正, Varlamov Sergey, 飯沼 卓史, 永野 憲, Joan Gomberg, 荒木 英一郎, 美山 透, 末木 健太朗, 矢田 修一郎, 堀 高峰, 高橋 成実, 小平 秀一
  • Organizer: 2021年度海洋理工学会秋季大会
• [Presentation] 津軽海峡東部のpHと炭酸カルシウム飽和度の急速な低下 ~津軽海峡モニタリングから~ (2021)
  • Author(s): 脇田昌英、佐々木建一、永野憲、阿部泰人、田中雄大、長野晃輔、杉江恒二、金子仁、木元克典、奥 西武、畳指祥子、高田信、吉野順、渡邉修一
  • Organizer: 九州大学応用力学研究所 研究集会「日本周辺海域の海況モニタリングと波浪計測に関する研究集会」
• [Presentation] フィリピン海ブイ(Phブイ)による係留観測の紹介 (2021)
  • Author(s): 植木 巌、永野 憲、石原 靖久、福田 達也
  • Organizer: 令和2年度三官庁海洋業務連絡会海洋測器専門委員会
• [Presentation] Observations in the Origin Region of the Kuroshio: A Pilot Study for Construction of Observation System under CSK-2 Project (2020)
  • Author(s): Akira Nagano, Taketoshi Kodama, Kentaro Ando
  • Organizer: CSK-2 webinar series on scientific topics related to the Kuroshio and its adjacent regions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「みらい」MR20-01 航海:西部太平洋暖水プールに於ける大気海洋観測 (2020)
  • Author(s): 永野 憲，耿 驃，谷口 京子，賀来 将太，植木 巌，勝俣 昌己，細田 滋毅，竹谷 文一，佐々木 建 一，青木 一真
  • Organizer: 海と地球のシンポジウム2020
• [Presentation] Bottom Pressure Variation in Association with the 2017-Present Large-meander of the Kuroshio South of Japan (2020)
  • Author(s): Akira Nagano, Yusuke Yamashita, Keisuke Ariyoshi, Takuya Hasegawa, Hiroyuki Matsumoto, Masanao Shinohara
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 黒潮と周辺海域の国際観測プロジェクトによるWESTPACへの貢献 -CSK-2プロジェクトに向けて- (2020)
  • Author(s): 永野 憲、野中 正見、齊藤 宏明、児玉 武稔、安藤 健太郎
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] A study on the effects of sea surface height and density of sea water on bottom pressure off the southeastern coast of Hokkaido, Japan after El Nino events using a high-spatial- resolution ocean assimilation data (2020)
  • Author(s): Takuya Hasegawa, Akira Nagano, Keisuke Ariyoshi, Toru Miyama, Hiroyuki Hiroyuki, and Masahide Wakita
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relationship between Kuroshio meander and crustal deformation around Nankai Trough (2020)
  • Author(s): Keisuke Ariyoshi, Akira Nagano, Takuya Hasegawa, Hiroyuki Matsumoto
  • Organizer: JpGU-AGU joint meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Book] 「気候系のhotspot:中緯度大気海洋相互作用研究の新展開」（中村尚・川村 隆一編）現場観測による黒潮・親潮続流の大気海洋相互作用研究 (2021)
  • Author(s): 川合 義美，小橋 史明，永野 憲，早稲田 卓爾，富田 裕之，伊藤 進一，岡 英太郎，須賀 利雄，植原 量行，細田 滋毅，谷本 陽一，小池 真
  • Total Pages: 374
  • Publisher: 日本気象学会