2017 Fiscal Year Research-status Report
Sea ice initialization and predictability of the Arctic environment with climate model
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17K12830
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
小野 純 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, 特任研究員 (20451411)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 北極海 / 海氷 / 予測可能性 / 気候モデル / 初期値化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球温暖化の兆候は北極域において顕著であり、北極海の海氷急減という明瞭な形で現れている。その影響は北極域にとどまらず、日本を含む中緯度域の異常気象とリンクし、その将来変化は科学的・社会的な関心事となっている。本研究課題は、全球の大気海洋結合過程を表現できる気候モデルMIROCとこれまで有効活用されていない極域の観測データを融合した初期値化システムを開発・改良し、気候変動の鍵を握る北極環境の予測可能性とその予測を可能にする物理過程を解明することで、北極域から中緯度域の季節から経年スケールの気候変動予測に役立つ情報を提供する。
初年度は、極域観測データの整備と気候モデルのバイアス評価を実施した。海氷については、衛星観測・船舶・潜水艦・再解析データ等を収集・整備し、既存の数値実験データと比較した。冬季の海氷密接度は大西洋側北極海で高密接度バイアス、夏季は北極海ロシア沿岸域で高・低密接度バイアスであることを確認した。海氷厚については全体的に厚くなっている傾向が見られた。次年度も観測データの収集・整備と気候モデルとの比較・検証を継続する。
また、気候モデルMIROCと既存の海氷初期値化システムを用いて、季節から経年スケール海氷変動の予測可能性を調べた。その結果、冬季の海氷面積は約１年前から予測が可能であり、その鍵は北大西洋からバレンツ海に流入する海洋熱量偏差であることが明らかになった。また、夏季の海氷面積は数ヶ月前から予測が可能であり、その鍵は太平洋側北極海の海氷の熱的持続性にあることが明らかとなった。季節と海域は異なるが、海氷予測の鍵となる物理量は海氷厚と亜表層水温であることが示唆された。これらの研究成果は、国内外での学会・研究集会で発表（口頭とポスター）し、査読付き論文としてThe Cryosphereに掲載済みである。
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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
初年度の計画通り、極域観測データの整備と気候モデルのバイアス評価を実施した。これらは次年度の研究計画を遂行する上で重要な基礎研究であり、気候モデルの再現性や予測精度を改善するために次年度も継続する。
また、既存の数値実験データを解析し、夏と冬の海氷面積の予測に重要なメカニズムを明らかにすることができた。これは、本研究課題で着目している海氷厚と亜表層水温の重要性を示唆した研究であり、今年度の研究計画をサポートする成果である。
以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、データ同化による初期値化システムの開発・改良を実施するため、従来の海氷密接度に加えて海氷厚を初期値化する計画である。まずは気候モデルの不確定性およびバイアスを考慮して、理想的な設定で海氷厚を初期値化する実験（パーフェクトモデル実験）を行ない、海氷厚の初期値化が海氷面積および北極域の気候変動に与える影響を明らかにする。これと同時に、初年度に引き続き、衛星リモートセンシングおよび船舶・ブイ等で観測されている海氷厚データを収集・整備し、現実的な設定で海氷厚を気候モデルに取り込むスキームの開発・改良を進める。
また、初年度の研究成果を発展させる実験・解析も実施する予定である。具体的には、北極海の海氷面積の予測精度の鍵を握るメカニズムを検証する追加実験と北極海を領域毎に分けた場合の海氷の予測可能性についての追加解析を実施する予定である。
上記の研究計画を遂行するにあたり、国内外での研究集会・学会での発表を通じて議論を深め、最終年度の研究計画につなげたい。
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| Causes of Carryover |
初年度に実施した気候モデルによる出力データは既存のハードディスク内に保存することができたため、次年度に使用する大規模ストレージの購入に充てる。また、海洋研究開発機構内のプロジェクトに参加したことで大型計算機の使用量を抑えることができたため、未使用金は計算機周辺の外付けハードディスク等に使用する。
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