2016 Fiscal Year Research-status Report
北極海に起因する太平洋・ベーリング海の海洋循環変動の解明
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16K05563
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
川合 義美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 主任研究員 (40374897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増田 周平 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, グループリーダー (30358767)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋物理 / 北極海 / ベーリング海 / 塩分 / 海面高度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、北極海における海洋循環場の変化が、如何にして上流側の北太平洋寒帯・亜寒帯域の塩分や海洋循環場に影響を与えるのか、その物理過程を明らかにすることを主な目的とする。平成28年度は、ベーリング海峡通過流（BTF）の流量の変動に注目し、その変動と周辺海域の塩分変動との関係や北極海の循環場との関係を、数値モデルデータの解析により明らかにした。まず、大気－海洋－海氷結合全球モデルのMIROC4hによる56年分のアンサンブル歴史再現データと現場観測に基づく客観解析データを用い、BTFと周辺海域の海面塩分（SSS）との関係を調べた。その結果、BTF流量が多い年にはアナディル湾を含むベーリング海北西部のSSSが高いことが明らかになった。更にこの関係には季節性があり、寒候期に相関が高く暖候期には相関がなくなること、BTF流量の変動がSSSの変動に2-3か月先行することがわかった。BTF流量はベーリング海東部、及び北極海のシベリア沿岸の海面高度（SSH）と高い相関がある。解析の結果、シベリア沿岸のSSHはベーリング海のSSHとは独立に変動しており、また、ベーリング海北西部のSSSと有意な相関があることが示された。即ち、北極海のSSH変動は流速場の変動を介してベーリング海の塩分に影響を与えていると考えられる。数値モデルデータを用いて海洋混合層の収支解析を行ったところ、寒候期にシベリア沿岸のSSHが低くBTF流量が多い年には、ベーリング海北西部で水平移流による塩分の収束の増加と融解水の減少が起こり、高塩化に寄与していることがわかった。これらの結果を論文にまとめ、査読付論文誌に投稿した。
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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
平成28年度は数値モデルのMIROC4hと海洋データ同化プロダクトのESTOC及びSODAを用いた解析を実施し、ベーリング海のSSSとBTF流量、北極海のSSHとの関係を明らかにできた。また、SSSの現場観測データや人工衛星のSSHデータも解析することで、これらの関係がある程度現実でも見られることを確認した。更に、高解像度版のMIROC4hと低解像度版のMIROC5を比較し、低解像度のモデルでもBTF流量とSSSの関係は再現されているが、北極海のSSHの再現性には問題があり、本研究にはMIROC4hの使用が望ましことを確認した。これらは概ね計画通りの進捗である。主に数値モデルのプロダクトを利用しているため、現在までは予期していない大きな問題は生じておらず、目立った遅れはない。
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| Strategy for Future Research Activity |
4次元変分法を用いたデータ同化システムではシグナルの逆追跡を容易に行えるので、表層塩分偏差を生じさせる過程を更に詳しく探るため、この同化システムで逆追跡実験（感度解析）を行う。現在、高解像度海氷入り同化モデルを開発中であるが、大きな問題、特に海氷の再現性等に問題が見つかり改修が間に合わないという可能性がある。その場合、限定的な議論になるが、海氷の入っていない旧来のESTOCのみを利用する。ベーリング海峡より北の北極海内部のシグナルを追跡するのには不十分なところもあるが、暖候期のシベリア・アラスカ沿岸部に限定すれば議論に耐え得るものであると考える。
北極海に起因する流速場の変化が水平移流を通して塩分を変えているとすれば、炭素など他の溶存物質の輸送や水平熱輸送にも影響が及んでいる可能性がある。初年度以降に明らかになる塩分変動のメカニズムを踏まえ、波動、移流などの物理過程に注目しながら、熱、物質の変動とのリンクを明らかにする。すでに公開されている、力学的に整合性のとれたESTOCのデータを解析し、海洋循環、成層構造の変化などと熱・物質輸送との関係を調べる。このデータセットでは海氷は考慮されていないが炭素の分布が計算されている。熱輸送に関しては、北極海に起因する水平熱輸送の変化が表層水温の変化にどの程度影響するか定量的に評価し、それがある程度大きいと考えられる場合には、大気への応答についても調べる。
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