2015 Fiscal Year Research-status Report
南大西洋と南インド洋における十年規模変動の実態解明と予測可能性
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15K17768
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
森岡 優志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, アプリケーションラボ, 研究員 (90724625)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 十年規模変動 / 南インド洋 / 南大西洋 / 海面水温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動について、過去３０年の再解析データの解析および大気海洋結合モデルSINTEX-F2を用いて３００年の長期積分実験を行い、物理メカニズムの詳細を明らかにすることができた。まず始めに、衛星観測が始まった１９８２年以降の再解析データを用いて、海洋表層（混合層）の熱収支解析を行ったところ、南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動は、南大西洋の海面水温変動が南極周極流を通って南インド洋に移流されて生じることがわかった。また、海面水温変動とともに海面気圧もまた十年規模変動をしており、南大西洋から南インド洋へ伝播していることがわかった。
次に、再解析データでは解析期間が限られるため、大気海洋結合モデルSINTEX-F2を用いて、３００年の長期積分実験を行った。南大西洋の海面水温を年々変動させた実験と年々変動させない実験を比較したところ、南インド洋の海面水温に見られる２０年程度の周期が、南大西洋の海面水温を年々変動させない実験では見られなくなった。また、南大西洋から南インド洋へ伝播する海面水温と海面気圧の変動も見られなくなった。これらは、南インド洋の十年規模変動には、南大西洋から伝播する海面水温変動が重要な役割をしていることを示唆する。
本研究によって、南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動の物理メカニズムを観測とモデルの両方から明らかにすることができた。南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動は、南インド洋の海面気圧変動を通して、アフリカ南部の降水にも十年規模変動をもたらしているため、社会的にインパクトの大きい成果である。
以上の成果は、国内外の学会（日本海洋学会やOcean Sciences Meetingなど）で発表され、また、国際科学誌Journal of Climateに出版することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度は、南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動の実態解明を目的としており、観測データとモデル実験の両方から物理メカニズムの詳細を明らかにすることができた。また、南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動には、南大西洋の海面水温に見られる十年規模変動が関わっており、さらに、南大西洋の海面水温変動には南大西洋の海面気圧の変動が重要な役割をしていることが示唆された。
このような背景で、南大西洋の海面気圧の変動をもたらす原因についても研究を行ったところ、原因の一つとして南極のウェッデル海における海氷変動が関わっている可能性が見られた。南大西洋の海面気圧の変動は、南大西洋以外の気候変動現象、特にエルニーニョ現象や南極振動現象などが関わっていると報告されてきたが、南大西洋の高緯度に位置するウェッデル海の海氷変動の役割はこれまで議論されてこなかった。そこで、過去３０年の再解析データの解析と大気海洋結合モデルSINTEX-F2を用いて長期積分実験を行ったところ、ウェッデル海の海氷は、夏季に年々変動が大きく、大気の変動を受けて変動していることがわかった。一方で、ウェッデル海の海氷変動が熱フラックスを通して海氷面の気温を変えることで 、南大西洋の海面気圧の変動にも影響を与えていることが示唆された。これらの成果は、国際科学誌Journal of Climateにすでに投稿されており、現在審査中である。
以上、平成２７年度は２つの論文を投稿することができたため、当初の計画以上に研究が進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で南インド洋の海面水温に見られる十年規模変動には、南大西洋の海面水温と海面気圧の十年規模変動が重要な役割をしていることが明らかになった。このため、平成２８年度は南大西洋の海面水温と海面気圧の変動の要因について調べていく。過去３０年の再解析データの解析と大気海洋結合モデルSINTEX-F2を用いて長期積分の実験を行い、南大西洋の海面水温がどのようなプロセスで変動し、南インド洋へ伝播しているのか、物理メカニズムの詳細を明らかにする。また、南大西洋の海面水温変動にとって重要な海面気圧の変動がどのようにして生じているのか、これまでの研究で調べられてこなかったウェッデル海の海氷変動の役割に着目し、両者の関係を明らかにする。
さらに、平成２９年度以降に行う、南インド洋と南大西洋の十年規模変動の予測可能性に関する研究に向けて、大気海洋結合モデルSINTEX-F2を用いた過去再現実験の準備を行う。過去３０年で南インド洋と南大西洋の海面水温に見られる十年規模変動について、５年ごとに（例えば、１９８５年、９０年、９５年のように）海面水温の状態を初期化して１０年先まで積分した実験を行い、観測データとの比較を行う。また、初期値に対するモデルの依存性を減らすため、初期値をわずかに変えたアンサンブル実験（例えば、観測データの種類やモデルのパラメータの種類を変える）を１２ケース行い、それぞれのケースについて南インド洋と南大西洋の十年規模変動がどのように再現されているか調べる。
以上の研究で得られた成果について、国内外の学会（日本海洋学会、AGUなど）で発表を行うとともに、国際科学誌（Nature Geoscience、Journal of Climateなど）に論文として投稿する予定である。
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| Causes of Carryover |
平成２７年度末に、南インド洋の十年規模変動にとって重要な南大西洋の海面水温と海面気圧の変動について新たな知見が得られたため、投稿を予定していた論文を次年度に見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記で新たに得られた研究成果をまとめて論文として投稿するため、論文の別刷代として使用する予定である。
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