2019 Fiscal Year Research-status Report
A study of predictabiliy of marine ecosystem in the Arctic Ocean and its adjucent regions based on an ice-ocean coupled data assimilation system
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17KK0014
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
中野渡 拓也 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 北海道区水産研究所, 主任研究員 (20400012)
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| Project Period (FY) |
2018 – 2020
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| Keywords | 北極海 / 海氷 / 北極低気圧 / 低次生態系モデル / 基礎生産量 / 中期予測 / 栄養塩 / 経年変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、海氷融解期における基礎生産量に対する海氷の移動や融解水の影響を評価するために、昨年度整備した北極海の海氷・海洋結合データ同化システム（TOPAZ4）と低次生態系モデル（ECOSMO-II）を用いた数値実験を実施した。気象擾乱に伴う海氷融解や海水の攪拌に伴う海洋表層への栄養塩供給の影響を評価するために、2017年8月に北極海で発生した北極低気圧イベント時における基礎生産量の2週間予測実験を実施した。その結果、北極低気圧の発生が再現されているケースでは、北極低気圧の発達からわずか4日後には基礎生産量が約2倍増加することが明らかになった。基礎生産量が増加する海域は氷縁から離れていることから、海氷の融解や移動によって光環境が改善した為ではなく、海水の攪拌効果によって下層から表層に栄養塩が供給されたことによって植物プランクトンの生育環境が改善した為であることが示唆される。北極低気圧などの勢力が大きい気象現象の頻度は、今後増加することが予想されているため、本研究成果は海氷域における基礎生産量の将来予測につながることが期待される。
また、オホーツク海に隣接する基礎生産量の高い親潮海域における主栄養塩のリン酸塩や微量栄養物質の溶存鉄の変動要因を定量的に明らかにするために、基課題で整備した海氷海洋結合モデル(Iced COCO ver. 4.2)をベースに構築した北太平洋渦解像低次生態系モデルを用いた数値実験を実施した。過去35年間（1979－2016年）の大気再解析データと潮汐混合強度の18.6年周期変調成分を外力として与えた過去再現実験を実施した結果、中解像度のモデルに比べて親潮海域の表層リン酸塩濃度が現実的に再現されることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、昨年度実施した現業気象予報データを用いたアンサンブル海氷予報実験データの解析を行い、その研究成果を国際学会等で発表した。さらに、基課題で整備した北太平洋渦解像低次生態系モデルを用いた過去再現実験を完了し、その成果の一部を国内の学会で発表した。また、ノルウェーのナンセン環境リモートセンシング研究センター(NERSC)に2019年8月より約1か月間滞在し、昨年度実施したアンサンブル海氷予報実験の結果に関する研究打ち合わせに加えて、北極海・北大西洋の海氷・海洋結合データ同化システム（TOPAZ4）に実装されている低次生態系モデル（ECOSMO-II）に関する技術を習得した。さらに、滞在中に昨年度習得した海氷海洋結合データ同化システム（TOPAZ4）にECOSMO-IIを結合させた数値モデルを使用し、海氷融解期における基礎生産量の予報実験も併せて実施しすることができた。ECOSMO-IIを用いた予報実験で得られた北極海の基礎生産量の時空間変動は、現業の数値実験の結果と概ね同様の結果が得られることを確認しており、予定通り研究が進んでいるといえる。
一方で、本年度は北太平洋渦解像低次生態系モデルを用いた過去再現実験を優先して遂行した為、大型計算機のリソースが枯渇してしまい、TOPAZ4システムを国内の大型計算機へ移植する作業を予定通り完了することができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、北極海における海氷融解期における植物プランクトンの短・中期予測可能性を評価するために、本年度実施した低次生態系モデル（ECOSMO-II)を用いた2週間予測実験結果の解析を実施する。また、昨年度実施した現業の2週間気象予報データを用いた北極海のアンサンブル海氷予報実験の解析で得られた結果の論文執筆に着手する。さらに、北極海の低次生態系モデル（ECOSMO-II）を用いた海氷融解期における基礎生産量に対する北極低気圧のインパクトの影響評価を高精度化するために、ノルウェーのナンセン環境リモートセンシング研究センターで現地の大型計算機を用いて追加の数値実験を実施すると共に、TOPAZ4システムの国内の大型計算機への移植作業を引き続き継続することによって円滑な研究推進に努める。
オホーツク海を含む北太平洋亜寒帯域における栄養塩や鉄の経年変動メカニズムや海氷の生成・融解の影響を明らかにするために、本年度実施した北太平洋渦解像低次生態系モデルを用いた過去再現実験データの解析や外力に基づいた感度実験を実施することによって、親潮海域における栄養塩動態の詳細なメカニズムを明らかにする。
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Research Products
(8 results)
