A study on the surface mixed layer based on the frontal Ekman theory

• Project Area: Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem
• Project/Area Number: 18H04913
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 東塚 知己 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40376538)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: エクマン流 / 海洋混合層 / 気候変動

Outline of Annual Research Achievements

北太平洋の十年規模気候変動において、混合層厚の長期変動による海面熱フラックスへの感度の長期変動が、重要な役割を果たしていることが示されたが、この混合層厚の変動メカニズムの定量的理解はまだ得られていなかった。前年度の研究では、水温前線域における有効エクマン湧昇速度の定式化を行い、その大きさを見積もったところ、混合層厚に影響を与える大きさを持つことが確認された。そこで、今年度は、混合層厚に影響を与える3つの過程を気象研究所で開発された海洋データ同化システムの4次元変分法を用いて作成されたFORA-WNP30の同化データとFORA-WNP30の作成に使用された大気再解析データJRA-55を用いて定量的に見積もり、北太平洋の十年規模気候変動との関係を調べた。その結果、十年規模気候変動に伴う混合層厚の変動は、主に、エントレインメント速度偏差により、有効エクマン湧昇偏差は、十年規模気候変動に伴う混合層厚の変動を抑制する傾向にあることが明らかになった。一方、水平移流偏差の効果は、小さいことも明らかになった。次に、エントレインメント速度偏差の原因を探った。その結果、水温前線強度の変動に伴うストームトラック活動偏差が、その下流域に形成する大気循環偏差により励起されたロスビー波が西方伝播し、混合層直下の成層の偏差を形成することが重要であることが示された。また、高解像度海洋大循環生態系モデル(OFES-NPZD)の解析により、有効エクマン湧昇偏差が栄養塩供給にも影響を与える可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NOAA PMEL(米国)
• [Int'l Joint Research] NOAA PMEL(米国)
• [Journal Article] Frontolysis by surface heat flux in the eastern Japan Sea: importance of mixed layer depth (2019)
  • Author(s): Ohishi Shun、Aiki Hidenori、Tozuka Tomoki、Cronin Meghan F.
  • Journal Title: Journal of Oceanography Volume: 75 Issue: 3 Pages: 283-297
  • DOI: 10.1007/s10872-018-0502-0
  • NAID: 120006711426
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of mixed layer depth in decadal variability of the Kuroshio Extension region in the western North Pacific (2020)
  • Author(s): Tozuka, T., T. Toyoda, and M. F. Cronin
  • Organizer: Ocean Sciences Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A study on mixed layer depth variability in the Kuroshio Extension region based on a frontal Ekman model (2019)
  • Author(s): 東塚知己
  • Organizer: 日本地球惑星連合2019年大会
• [Presentation] 海洋の密度非一様性を考慮したエクマン理論に基づく表層混合層に関する研究 (2019)
  • Author(s): 東塚 知己
  • Organizer: 新学術領域「新海洋混合学」全体会議