2018 Fiscal Year Research-status Report
海氷の一生が引き起こす熱と塩・淡水の再分配と輸送のグローバルな推定
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17K00530
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
二橋 創平 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (50396321)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱・塩・淡水フラックス / 海氷 / 海氷生産 / 海氷融解 / 高密度水生成 / 塩分フラックス / 淡水フラックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オホーツク海で、レーザー高度計ICESatによるデータを用いて、氷厚の推定を行った。氷厚の推定は、融解に伴う淡水フラックス推定で重要なパラメータである。オホーツク海では、氷厚を観測に基づいて全海氷域で示した研究はこれまでに存在していない。氷厚の分布は、沿岸ポリニヤが形成される北西陸棚域や北部陸棚域で薄く、海氷の動きが収束場になるサハリンの北側や北海道沿岸で厚いことが示された。また氷厚の年々変動が大きいことも示された。これは冬季におけるアリューシャン低気圧の位置の変化に伴う風向の違いにより生じていることが示唆された。さらにオホーツク海の主要な沿岸ポリニヤで形成される海氷生産量と、氷厚から推定される海氷の総量が対応することも示された。
オホーツク海で、プロファイリングフロートによる現場観測による酸素量と衛星観測による海氷密接度から、春季の海氷融解の割合が大きいほど酸素増加量が大きいという良い対応が示された。このことは、春季のブルームには海氷の融解が強く関与していることを示唆し、海氷からの鉄の供給によってブルーミングが引き起こされるという従来の説とも合致している。
南極海で、高精度薄氷厚推定アルゴリズムの開発を行った。従来のアルゴリズムはマイクロ波放射計による輝度温度の偏波比を用いていた。しかし偏波比と氷厚の散布図は、分散が比較的大きかった。この原因が薄氷の種類によることを示した。偏波比に加えて、輝度温度の勾配比を用いることにより、薄氷の種類を判別可能であることを示した。判別された薄氷の種類毎に、偏波比と氷厚との関係から氷厚を求めることにより、高精度に沿岸ポリニヤにおける薄氷厚を見積もることが可能になった。この薄氷厚を用いることにより、年間の積算海氷生産量は30-40%改善することが示された。沿岸ポリニヤにおける薄氷厚推定の改良は、結氷に伴う塩フラックス推定で重要である。
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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
一昨年度から引き続き、海氷の結氷・移流・融解に伴う熱・塩フラックスの推定を南極海で試みた。沿岸ポリニヤ域における盛んな海氷生産に伴う塩分排出の見積もりには、大気―海洋間の熱フラックスを決める薄氷の厚さが効いてくる。昨年度南極海で開発した、薄氷の種類を考慮した氷厚推定アルゴリズムは、塩フラックス（海氷生産量）の見積もりの高精度化に役立つものである。一昨年度に南極海で行った、海氷生産量と融解量の見積もりは、両者がバランスせず、融解量の方が大きく見積もられていた。新しいアルゴリズムによる薄氷厚を用いることにより、これまで過小評価されていた海氷生産量が改善された。海氷融解に伴う淡水供給の見積もりには、海氷融解量を知る上で海氷の厚さが重要になる。一昨年度は、レーザー高度計ICESatによるデータを用いて、氷厚の推定をオホーツク海で行った。ICESatからは2004年から2008年までの5年間分しかデータを入手できない。そこで、レーダー高度計CryoSat-2のデータを使用することにより2011年以降の氷厚推定を行った。北海道沿岸で砕氷船「そうや」により現場観測された氷厚との比較から、ICESatとCryoSat-2による氷厚が連続して使用可能であることが示された。これにより2004から2018年までの氷厚のデータセットを作成することができた。この氷厚と衛星観測による海氷密接度を組み合わせることにより、海氷の総量を見積もることができる。気象データならびに海洋データを用いた解析から、冬季オホーツク海の海氷総量の最大値は、結氷期直前の北部の気温、海氷拡大期の北部の気温と沖向きの風速、11月から12月の太平洋カムチャッカ半島近海の水温で説明できることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度、開発を行った薄氷の種類を考慮した氷厚推定アルゴリズムは、人工衛星に搭載されるマイクロ波放射計AMSR-Eによる輝度温度を用いたものである。AMSR-Eによるデータは、2003年から2011年までの期間を使用することができる。ICESatに加え、CryoSat-2による衛星観測の氷厚を用いて熱・塩/淡水フラックスデータセットを作成するためには、AMSR-Eの後継機であるマイクロ波放射計AMSR2によるデータを用いることが不可欠である。そこで、AMSR2データを用いた高精度薄氷厚推定アルゴリズムの開発を行う。さらに空間分解能は粗いがマイクロ波放射計SSM/IやSMMRによる輝度温度を用いることにより、1970年代から薄氷の種類を考慮した氷厚データセットの作成を目指す。今年度に作成されるデータセットと、昨年度までにある程度完成している、薄氷厚、（厚い）氷厚、海氷漂流速度、定着氷のデータセットを用いて、熱・塩/淡水フラックスデータセットの作成を行う。作成される熱・塩・淡水フラックスを用いて、海氷による熱と塩/淡水の配分と輸送を定量的に調べる。また気候変動に伴う海氷域の変化に伴い、熱と塩の再分配と輸送がどのように変化し、それが気候システムや物質循環、生物活動にどのような影響を及ぼしうるかを調査する。
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