Observational study of turbulent heat and near-inertial internal waves under perennial sea ice in the Arctic Ocean: Assessment of the global warming

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17KK0083
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 川口 悠介 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (00554114)
• Project Period (FY): 2018 – 2021
• Keywords: 北極海 / 地球温暖化 / 海氷減少 / 乱流 / 内部重力波 / 熱塩収支

Outline of Annual Research Achievements

最終年度の研究実績として、本プロジェクトにおける北極海の現場観測で取得したデータを論文にまとめ、
国内外の学会等で幅広く成果発表を行った。国際学会では、アメリカ地学学会（AGU）、ヨーロッパ地学学会（EGU）、日本海洋学会、国立極地研究所主催の研究集会などで発表を行った。論文はAGU系の国際誌（J. Geophysical Research Oceans）にて改訂中であり、近日中の受理を目指している。
特に、2020年夏に実施した北極海・北極点付近の海氷・海洋境界層に関する調査の結果として、地球温暖化と海氷減少問題に関係する重要な知見を新たに得ることができた。ここで得た知見とは、主に、夏の間に海氷が融解してできる表層の”淡水層”が熱・塩分・運動量などの輸送過程に果たす役割についてである。まず、海氷の融解した淡水層が、冬季に進みにつれて海氷の再形成を後押しするオフセットとなる効果である。これは、結氷温度が海水の塩分に依存することによる効果である。次に、淡水層が作り出す密度成層によって、風や氷の動きに励起される重力波のエネルギーが集中的に捕捉されるという現象である。内部波のエネルギーはその後、海洋の中・深層に向けてエネルギーを伝搬するため、乱流混合による北極海内部の海水の特性に影響を与える可能性が考えられる。
最後に、本プロジェクトで得た海氷・海洋境界層内の熱・塩分バランスに関する知見を応用して、
極域海洋を対象とした新たな自動観測システムの開発に着手する段階にある。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Alfred Wegenar Institute(ドイツ) (2018)
  • Year and Date: 2018-05-25 – 2018-06-02 | 2019-04-022019-08-30 | 2020-03-152020-06-15 | 2021-03-012021-03-31
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Alfred Wegenar Institute
  • Co-investigator Overseas: Benjamin Rabe
  • Job Title: Scientist
• [Journal Article] Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography (2022)
  • Author(s): Rabe et al.
  • Journal Title: Elementa Science Anthropocene Volume: 10(1) Pages: 1-62
  • DOI: 10.1525/elementa.2021.00062
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atmosphere-sea ice-ocean interaction study in Saroma-ko Lagoon, Hokkaido, Japan 2021 (2022)
  • Author(s): Nomura, Ikawa, Kawaguchi, et al.
  • Journal Title: Bulletin of Glaciological Research Volume: 40 Pages: 1-17
  • DOI: 10.5331/bgr.21R02
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Interfacial generation of internal waves & turbulence due to enhanced ice motion for deformed ice floe (2022)
  • Author(s): Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • Organizer: European Geological Union
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 北極海、多年氷下境界層の物理過程に関する研究（MOSAiC観測の報告） (2021)
  • Author(s): Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • Organizer: 日本海洋学会秋
• [Presentation] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in high-latitude Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2021)
  • Author(s): Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • Organizer: 極地研シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in central Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2021)
  • Author(s): Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • Organizer: Ocean Science Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An Innovative SVT Technology for the Near-Surface Salinity Observations and its Applications to Thermodynamics in Polar Oceans (2021)
  • Author(s): Lunev E., Tolstosheev A., Motyzhev S., Kawaguchi Y., Bezgin A., Smolynitsky V.
  • Organizer: DBCP-37 workshop
  • Int'l Joint Research