2017 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02226
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
広瀬 直毅 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70335983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯辺 篤彦 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (00281189)
江淵 直人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10203655)
石川 洋一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球情報基盤センター, グループリーダー (70335298)
吉川 裕 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40346854)
碓氷 典久 気象庁気象研究所, 海洋・地球化学研究部, 主任研究官 (50370333)
木田 新一郎 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (50543229)
大貫 陽平 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (70804201)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | HFレーダー / ADCP / 海峡通過流 / 熱輸送 / 非構造格子モデル / 形状抵抗 / 乱流混合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
対馬・津軽・宗谷海峡で海洋レーダー観測を継続し、度重なるトラブルに適宜対応した。対馬海峡の視線方向データと1.5kmメッシュ数値モデルを比較し、観測データ誤差の方向依存性を検出した。さらに、対馬海峡で表層流に影響を与える、短波放射の日周変動が海洋表層の鉛直混合に与える影響に着目し、その効果を表現するパラメタリゼーションスキーム（混合層スキーム）を検討した。その結果、最新の混合層スキームでも表層流に及ぼす影響を適切に表現できていないことが判明した。ＬＥＳの結果に基づいて混合層スキームを改良した。海洋内部波の力学に関する理論研究として、波動間共鳴の強度推定や波動伝播の解析に有用な計算ツールの開発を行った。
モデルグリーン関数で海峡モデルの海面と側面の境界条件を最適化した。パラメーター数に比例して計算量が増大する欠点を克服するため、感度実験の結果を再利用するグリーン関数の近似方法を考案した。実際に1.5km対馬海峡モデルにこの近似法を適用したところ、冬季のモデル結果は大きく改善したが、夏季の改善率は小さかった。冬季には境界条件と水温・塩分分布がかなり線形的な関係にあるが、夏季は乱流変動が活発で非線形性も強いと考察される。
日本沿岸水位に見られる十年規模変動に対応して対馬海峡における流量が変動し、その結果、長期の熱輸送量変動が生じていることも分かった。中緯度偏西風の傾圧応答として生じる黒潮続流の長周期変動が日本沿岸水位を介して日本海貯熱量の長期変動を引き起こしている事が示唆された。
2km解像度で東北・北海道南部の沿岸域をカバーし、北西太平洋長期再解析データセットFORA-WNP30を境界条件として与えたダウンスケーリングモデルを構築し、津軽海峡周辺の過去の海洋循環場の再現を行った。３海峡いずれにおいても、観測データと数値モデルを組み合わせ、多数の講演と論文を発表した。
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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
特段の問題は発生していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）多種モデル統合化（マルチモデルアンサンブル）：Han et al. (2016)の方法に倣ってマルチモデルアンサンブルを実施する。結果として、統合化の再現精度として95%以上（誤差5%以内）を目指す。この目標精度に達しない場合は、多種モデル間の相互比較を通じて、差異の原因となっている異常な観測データや計算条件の特定を図る。結果として、複雑に時空間変化する島影渦や底層流をも再現した４次元データセットが作成される。この成果を最適海峡データセットとして内外関係者に配布し、評価コメントを受けて同化計算へフィードバックし、計算精度のさらなる改善を図る。
（２）代表観測データ同化：海峡毎に得られた同化結果（通過流量や熱量など）を代表観測値と見立て、広域（北西太平洋）の構造格子モデルにこの海峡情報を同化するフィードバック実験を行い、対馬海峡の季節変化の成因や津軽海峡のモデル流量が過大評価されている原因を定量的に解明する。
（３）最適海峡データセットの解剖：（１）および（２）の同化結果に対してEOF展開, ウェーブレット解析, コヒーレンス分析等の統計的解析を行い、従来の海峡変動理論の説明度を定量化、特に個別に卓越する時間スケール毎に整理する。季節変化など時間スケールが重複して統計的分離が難しい場合、あるいは従来の理論で説明できない残差成分に関しては、モデル感度実験・アジョイント方程式による逆追跡・代表観測データ同化（いずれも上述）などの力学的手法を駆使して変動要因を探る。必要に応じて、新理論を提唱する。
（４）研究集会の開催：今年度は７月海洋モデル共同開発，８月データ同化夏の学校，９月海洋学会セッション，１２月応用力学研究所共同利用研究集会をそれぞれ予定している。
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Research Products
(45 results)
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[Journal Article] Four-dimensional variational ocean reanalysis: a 30-year high-resolution dataset in the western North Pacific (FORA-WNP30)2017
Author(s)
Usui, N., T. Wakamatsu,Y. Tanaka, N. Hirose, T. Toyoda, S. Nishikawa, Y. Fujii, Y. Takatsuki, H. Igarashi, H. Nishikawa, Y. Ishikawa, T. Kuragano, M. Kamachi
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Journal Title
Journal of Oceanography
Volume: 73
Pages: 205-233
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Four-dimensional variational ocean reanalysis: a 30-year high-resolution dataset in the western North Pacific (FORA-WNP30)2017
Author(s)
Usui, N., T. Wakamatsu, Y. Tanaka, N. Hirose, T. Toyoda, S. Nishikawa, Y. Fujii, Y. Takatsuki, H. Igarashi, H. Nishikawa, Y. Ishikawa, T. Kuragano, and M. Kamachi
Organizer
Asia Oceania Geosciences Society 14th Annual Meeting (AOGS2017)
Int'l Joint Research / Invited
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