2012 Fiscal Year Annual Research Report
Atmosphere-ocean-sea ice interaction processes in the Sea of Okhotsk and the Arctic Region
| Project Area | Multi-scale air-sea interaction under the East-Asian monsoon: A "hot spot" in the climate system |
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| Project/Area Number |
22106010
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三寺 史夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 知裕 北海道大学, 低温科学研究所, 講師 (60400008)
浮田 甚郎 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80272459)
木村 詞明 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (20374647)
小木 雅世 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 研究員 (50392957)
金子 正美 酪農学園大学, 農学生命科学部, 教授 (00347767)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 大気海洋海氷相互作用 / オホーツク海 / 北極圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
亜寒帯域特有の大気‐海洋（‐海氷）相互作用の解明を目指し、以下の研究を行ってきた。
１．オホーツク海の最大海氷面積（3月）の年々変動は、北太平洋からの高温高塩水の流入量が重要な要因となっている。流入量が増加すると海氷融解が促進され、オホーツク海海氷域が抑制される、という関係である。ロシア国内を含むカムチャツカ半島からオホーツク海沿岸の水位と衛星高度計の観測から、その流入量に対して沿岸に捕捉された地形性波動が重要であることが分かった。また、ロシア経済水域内の未公開データを含む海洋データセットを解析した結果、北太平洋からオホーツク海に流入する海水には十年規模の塩分変動があること、その要因は北太平洋亜寒帯循環からベーリング海表層を経由してオホーツク海に至るという、塩分偏差の長距離伝搬であることを見出した。
２．オホーツク海海氷に年々変動をもたらすもう一つの要因である秋季の寒気移流に対して、夏から秋にかけての北極海東シベリアの海氷変動からの影響を密接に受けていることが、データ解析と全球結合モデル実験より明らかとなった。このような夏季における北極海海氷の多寡は、大気循環の影響を直接受けたものであるほか、前年の冬の海氷運動が引き起こす海氷の厚薄によっても変動することが分かってきた。また、海氷変動には氷縁における海氷融解が重要であるが、融解過程に影響を与える海氷バンドの形成メカニズムを、内部重力波と海氷運動の共鳴という観点から理論的に明らかにした。
３．オホーツク海を中心とした領域結合モデルで夏季の結合実験を行った結果、オホーツク海高気圧に伴って下層雲および海霧が発生し、海上気温を低く抑えることが明らかとなった。これは一旦下層雲が形成されると雲から上方への放射冷却によって下部の気温がさらに下がり、逆に大気が海洋から熱を奪うようになるためであることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
以下の観点から、研究は順調に進んでいると考える。
１．オホーツク海の海氷変動を特徴付ける要因の一つは秋季における大陸からの寒気移流であるが、それを引き起こす原因として北極海東シベリア沿岸海氷の変動が重要であることが本研究ではじめて見出された。北極海海氷が多い場合に秋季に生じる、シベリア東部の高気圧性気圧偏差が重要である可能性が高く、現在データ解析、数値実験の両面から解明しつつある。また、北極海東シベリア沿岸の海氷面積変動に関して、夏季における海氷の多寡は、前年の冬の海氷運動が引き起こす海氷の厚薄によっても変動するという、新たな知見が得られた。これらは当初の予想を越えた研究の進展を見せている。
２．オホーツク海の海氷面積を制御するもう一つの要因として、ベーリング海西部を経由してオホーツク海へ流入する水塊の水温・塩分偏差の長距離伝搬が重要であることが、ロシアの極東海洋気象研究所が管理する水位および水温・塩分データにより明瞭に示された。この海洋データセットは西ベーリング海やオホーツク海東部でのデータ増加が著しく、従来のデータセットでは得難い結果を、当初の狙い通り得ることができた。
３．氷縁の融解に重要と思われる海氷バンドの形成プロセスを、内部波と海氷漂流の共鳴相互作用の観点から、世界で初めて解明した。
４．結合モデルによるオホーツク海高気圧の再現と、それに伴う海面水温-下層雲の相互作用による海上気温低下を示すことができ、夏季の相互作用に関しても当初の予定通り研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．オホーツク海における衛星からの海氷観測、ロシア未公開データを加えた海洋データセット、大気再解析データを主に用いて、海氷変動、オホーツク海－北太平洋間の海水交換、ベーリング海・アラスカ湾を含む亜寒帯循環、アリューシャン低気圧の変動の相互連関を調べる。水温に加え塩分にも注目し、変動の起源を探究する。さらに亜寒帯西部を高解像度（3km格子程度）にした北太平洋モデルによって、これらの関係を調べるための数値実験を行う。上記の結果と地球シミュレータの全球結合モデルによって計算された100年分の出力を解析することによって、北太平洋亜寒帯循環を含むオホーツク海周辺海域での海氷・大気・海洋間フィードバック機構の解明を目指す。
２．北極海における衛星による海氷観測、新たな高解像度大気再解析、結合モデル実験の結果による解析を行い、東シベリア沖の海氷変動、寒気移流、オホーツク海海氷変動との関係を明らかにする。地球シミュレータの全球結合モデルを用いてアンサンブル実験を行い、北極海の海氷偏差に対する大気の偏差場形成メカニズムを明らかにする。
また、東シベリア沖の海氷変動の要因を、海氷運動の解析値を用いて解析することで、北極圏の季節進行の変調とオホーツク海海氷変動の関係について明らかにするとともに、海氷バンド構造のような氷縁の素過程も研究する。
３．オホーツク海・千島列島近傍における冷水帯と下層雲形成の関係を調べるために、他プロジェクトで行うロシア船観測に乗り込み冷水帯の観測を行う予定である。これを含む現場観測データ、領域大気モデル、衛星データを解析し、また下層雲による日射の遮断や放射冷却効果を考慮することによって、オホーツク海海面水温の低温維持機構を明らかにする。さらに領域結合実験を行い、冷水帯と霧・下層雲との相互作用を明らかにする。
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Research Products
(87 results)
