2016 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 |
平成27年度の研究で発見された、南大西洋から南インド洋に東方伝播する海面水温の十年規模変動について、東方伝播の物理メカニズムとその起源となる南大西洋の海面水温に見られる十年規模変動の原因を明らかにすることができた。また、南大西洋の十年規模変動の鍵となる大気の変動にウェッデル海の海氷変動が関わっていることを示唆できた。以上の成果を2つの論文としてまとめ、国際誌に投稿することができた（査読中）。
大気海洋結合モデルを用いて300年積分の実験を行い、南大西洋から南インド洋に東方伝播する海面水温の十年規模変動について、東方伝播の物理メカニズムを調べた。その結果、水温偏差（平年差）の東方伝播には密度偏差の東方伝播を伴っており、密度偏差の東方伝播は大気の風応力によって生じる海洋ロスビー波と東向きの平均流（南極周極流）の重ね合わせで説明できることがわかった。また、東方伝播の起源となる南大西洋の海面水温の十年規模変動には、大気の風応力によって生じる極向きの熱輸送（エクマン）と鉛直下向きの熱輸送（エントレインメント）が関わっていた。これらの結果より、南大西洋の大気の変動が十年規模変動の引き金となっていることがわかった。
さらに、南大西洋の大気の変動を詳しく調べるために、大気海洋結合モデルを用いて複数の感度実験を行った。熱帯太平洋および中緯度の海面水温の変動を抑えた実験では、南大西洋の大気の変動は観測データと類似して見られたが、高緯度の海面水温の変動も抑えた実験では、南大西洋の大気の変動が見られなかった。詳細な解析を行ったところ、高緯度の海面水温変動がウェッデル海の海氷変動を通して南大西洋の大気の変動をもたらしていることがわかった。海氷が平年より少なくなると、ウェッデル海から大気へ熱が放出され、北側で気温の南北勾配が弱まることで大気の安定度が高まり、南大西洋で高気圧偏差を生じることがわかった。
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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
平成28年度は、南大西洋の十年規模変動の実態解明を目標としており、南大西洋から南インド洋に東方伝播する海面水温の物理メカニズムとその起源となる南大西洋の海面水温に見られる十年規模変動の原因を明らかにすることができた。また、南大西洋の十年規模変動の鍵となる大気の変動にウェッデル海の海氷変動が関わっていることを示唆できた。
これらの結果は、南大西洋の十年規模変動の理解に十分貢献するものであり、2つの論文として国際誌に投稿することができた（査読中）。また、ウェッデル海の研究成果は、従来の研究では指摘されていない新しい知見であったため、2つの国際会議で招待講演を行うことができた。以上により、今年度はおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
南大西洋と南インド洋の海面水温の十年規模変動について、平成27-28年度の研究で物理メカニズムの詳細が明らかになったため、今後は大気海洋結合モデルを用いて十年規模変動の予測実験を開始し、予測可能性について議論する。平成29年度は海面水温の観測データを初期値とした実験を、平成30年度は、海洋内部の観測データを初期値に取り込んだ実験を行う予定である。これらの実験で得られた研究成果を、国内外の学会で発表するだけでなく、国際誌に投稿する予定である。
平成29年度は、大気海洋結合モデルを用いて、海面水温の観測データを初期値として、十年先まで予測実験を行う。計算資源の制限（1実験あたり120TB出力）により、1982年から2006年まで各年3月1日を初期値として、初期値のデータの種類や物理パラメータを変えた12個のアンサンブル実験を行う。南インド洋と南大西洋における海面水温の指数を計算し、観測データと比べてどの程度予測できているのか、偏差相関解析や事例解析を行う。特に、南インド洋の十年規模変動が正にピークとなる1990年代と、正から負に符号がかわる2000年代を中心に、海面水温や海面気圧の予測がどれくらいできているか、東方伝播のメカニズムとの関連性を明らかにする。
十年規模変動のシグナルは海洋亜表層（水深400m）まで達しているため、海洋内部の初期値も十年規模変動の予測精度に影響を与える可能性がある。そこで、平成30年度は、3次元データ同化手法を用いて、海洋内部の観測データ（水温や塩分など）を初期値に取り込んで、十年規模変動の予測実験を行う予定である。3次元データ同化手法を使わない実験結果との比較を行い、海洋内部の観測データが十年規模変動の予測にどれくらい影響を与えるか、評価を行う。特に、海洋内部の渦の影響を受けやすい南大西洋の十年規模変動の予測可能性に注目する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に投稿した論文について、審査の結果、追加解析が必要になり新たな知見が得られたが、年度内に出版することが困難となり、平成29年度に出版を見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の論文が平成29年度に出版されることになった場合、論文の別刷り代の一部として使用する予定である。
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