Developing a climate model with an ice-shelf component

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K12301
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 草原 和弥 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 研究員 (20707020)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 南極棚氷底面融解 / 全球海氷海洋モデル

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、気候モデルに用いる全球海氷海洋モデルに棚氷要素を組み込むことを目的とし、1度および0.25度の水平解像度を持つ海氷海洋モデルの整備・運用を実施した。最終年度には、1度解像度の全球棚氷海氷海洋モデルを用いて2500年間の数値積分実験(仮想トレーサー実験も含む)から得られた研究成果を取りまとめ、論文として出版することができた。高解像度モデル（0.25度）では、スピンアップ実験と経年変動実験を完了した。南大洋の海氷変動や棚氷融解の変動に焦点を当てた解析を進め、その成果を論文にまとめる段階にある。

研究期間五年間で、計15本の原著論文を出版し、そのうち6本は筆頭著者としての成果創出することができた。本研究課題は、棚氷要素を全球海氷海洋モデルに組み込むことに成功し、気候モデル内で南極沿岸域での氷床/棚氷-海洋相互作用を直接表現可能する道筋をつけた。このプロジェクトによって構築されたモデル基盤は、気候研究における氷床-海洋相互作用の研究への重要なステップとなる。また、南極棚氷の底面融解過程を観測結果と比較・検証するため、プロジェクト期間中に南氷洋領域モデルを用いた研究を実施した。これらの研究では、国内外の観測研究者との共同研究により、南極沿岸域(白瀬氷河周辺リュツォ・ホルム湾とトッテン棚氷周辺海域)における棚氷融解過程を明らかにし、その成果を高IFの学術誌に発表することができた。プロジェクト期間中には、本研究テーマに関連する研究は複数の学会（日本地球惑星科学連合、海洋学会など）において定期的に発表を行い、他の研究者との間で研究成果を共有した。

Research Products

• [Journal Article] Modeling seasonal-to-decadal ocean?cryosphere interactions along the Sabrina Coast, East Antarctica (2024)
  • Author(s): Kusahara Kazuya、Hirano Daisuke、Fujii Masakazu、Fraser Alexander D.、Tamura Takeshi、Mizobata Kohei、Williams Guy D.、Aoki Shigeru
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 18 Pages: 43～73
  • DOI: 10.5194/tc-18-43-2024
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Antarctic Landfast Sea Ice: A Review of Its Physics, Biogeochemistry and Ecology (2023)
  • Author(s): Fraser A. D.、Wongpan P.、Langhorne P. J.、Klekociuk A. R.、Kusahara K.、Lannuzel D.、Massom R. A.、Meiners K. M.、Swadling K. M.、Atwater D. P.、Brett G. M.、Corkill M.、Dalman L. A.、Fiddes S.、Granata A.、Guglielmo L.、Heil P.、Leonard G. H.、Mahoney A. R.、McMinn A.、van der Merwe P.、Weldrick C. K.、Wienecke B.
  • Journal Title: Reviews of Geophysics Volume: 61 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2022RG000770
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] On-shelf circulation of warm water toward the Totten Ice Shelf in East Antarctica (2023)
  • Author(s): Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kusahara Kazuya、Fujii Masakazu、Yamazaki Kaihe、Nakayama Yoshihiro、Ono Kazuya、Itaki Takuya、Aoyama Yuichi、Simizu Daisuke、Mizobata Kohei、Ohshima Kay I.、Nogi Yoshifumi、Rintoul Stephen R.、van Wijk Esmee、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Saito Koji、Aoki Shigeru
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 14 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41467-023-39764-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Circumpolar distributions of age and anthropogenic CO2 content of Antarctic Bottom Water revealed by chlorofluorocarbon and sulfur hexafluoride (2023)
  • Author(s): Ohashi Yoshihiko、Yamamoto-Kawai Michiyo、Kusahara Kazuya、Sasaki Ken'ichi、Ohshima Kay I.
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 219 Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2023.103153
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Basin-scale tracer replacement timescales in a one-degree global OGCM (2023)
  • Author(s): Kusahara Kazuya、Tatebe Hiroaki
  • Journal Title: Frontiers in Marine Science Volume: 10 Pages: -
  • DOI: 10.3389/fmars.2023.1308728
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 東南極トッテン棚氷周辺海域における棚氷-海洋相互作用に関する数値モデリング (2023)
  • Author(s): 草原 和弥、平野 大輔 、藤井 昌和、田村 岳史、溝端 浩平 、青木 茂
  • Organizer: 雪氷学会
• [Presentation] Modeling ocean-cryosphere interactions along the Sabrina Coast (2023)
  • Author(s): 草原 和弥、平野 大輔 、藤井 昌和、田村 岳史、溝端 浩平 、青木 茂
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 (JpGU)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 全球海洋モデルによる五大洋海盆間物質輸送タイムスケールの見積もり (2023)
  • Author(s): 草原 和弥, 建部 洋晶
  • Organizer: 海洋学会
• [Presentation] Pathways of freshwater from Greenland Ice Sheet and its impacts on sea ice and ocean (2023)
  • Author(s): Kazuya Kusahara, Yoshiki Komuro, Fuyuki Saito, Hiroaki Tatebe
  • Organizer: Polar Science Symposium
  • Int'l Joint Research