2019 Fiscal Year Research-status Report
Decadal Sea-Ice Variability and Predictability over the Weddell Sea
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19K14800
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
森岡 優志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 研究員 (90724625)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 南極海 / ウェッデル海 / 海氷 / 十年規模変動 / 予測可能性 / 気候モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球温暖化の影響を受けて海氷が著しく減少する北極海と異なり、南極海では海氷の面積などに長期的な傾向が観測されていない。南極海の１つであるウェッデル海では、海氷の面積に十年規模の長期変動が観測されているが、その物理プロセスや予測可能性について実態が分かっていない。海氷の衛星観測が始まった１９８０年代から現在まで、観測データと再解析プロダクトの解析を行ったところ、海氷が多い１９９０年代は、南極振動など大規模な大気循環の変動を受けて、ウェッデル海で西風が弱まった結果、海洋表層で北向きの熱輸送が弱まっていた。これに伴い、亜表層から温かい海水が湧昇しにくくなり、表層の水温が下がり、海氷を増やす傾向に働いていた。一方、海氷が少ない２０００年代では、逆の符号をもつプロセスが働いていた。気候モデルSINTEX-F2を用いた３００年の長期積分の結果でも、同様のプロセスを確認することができた。
次に、気候モデルを用いて、ウェッデル海の外部で海面水温の年々変動を抑えた実験を行ったところ、ウェッデル海の海洋循環の変動によって、海氷が十年規模に変動することが分かった。ウェッデル海の海氷が少ない年代の後半では、海面からの蒸発が盛んとなり、海洋表層の塩分が高くなっていた。これに伴い、海洋表層の密度が高くなり、ウェッデル海で時計回りの流れをもつウェッデル循環が強化されていた。その結果、ウェッデル海の北部では北向きの熱輸送が強まり、海洋表層の水温が低くなることで、海氷を増やす傾向に働くことが明らかになった。
以上、ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動は、大規模な大気循環の変動を受けて生じるプロセスと、局所的な海洋循環と海氷の相互作用によって生じる２つのプロセスがあることが示唆された。
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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
ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動について、観測データや再解析プロダクトの解析、気候モデルSINTEX-F2を用いた実験から、物理プロセスを明らかにすることができた。従来の研究では、南極振動など大規模な大気循環の変動を受けて海氷が変動するプロセスが示唆されていたが、本研究により局所的な海洋循環であるウェッデル循環の変動を受けて海氷が変動するプロセスを示唆することができた。これらの成果を国内外の学会で発表するだけでなく、国際誌「Journal of Geophysical Research: Oceans」に論文として投稿しており、現在査読中である。また、本研究に至るまで筆者が行ってきた、南半球の海面水温に現れる経年から十年規模変動に関わる研究が高く評価され、日本海洋学会より３６歳未満の若手研究者を対象とした岡田賞を受賞することができ、国内誌「海の研究」に受賞論文を１篇出版することができた。
本研究の結果は、ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動を予測するには、大規模な大気循環の変動だけでなく、局所的な海洋循環もまた気候モデルで正しく再現する必要があることを示唆している。そこで現在、海氷の十年規模変動の予測可能性を明らかにする研究の準備を進めている。気候モデルの海面水温や海氷の密接度、海洋亜表層の水温・塩分を観測データで初期化し、海氷の衛星観測が始まった１９８０年代から現在まで毎年、十年先まで予測する実験を行っている。
以上の状況を踏まえると、本研究はおおむね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動について、気候モデルSINTEX-F2を用いて過去再予測実験を行い、海氷の予測可能性を明らかにする。海氷の衛星観測が始まった１９８０年代から現在までの毎年、気候モデルの海面水温や海氷の密接度、海洋亜表層の水温や塩分を観測データで初期化し、十年先まで予測実験を行う。過去に観測された海氷の十年規模変動の位相や振幅が、気候モデルでどれくらい予測できているのか、統計解析を行い、十年規模変動の予測精度を定量的に評価する。また、海氷の十年規模変動をより良く予測できた実験について、大規模な大気循環の変動に伴うプロセスや局所的なウェッデル循環の変動に伴うプロセスがどれくらい予測できているか調べる。これらの成果は、海氷の予測可能性の起源を明らかにするだけでなく、将来の海氷予測においてどの変数を重点的に観測すると良いか、観測研究分野に助言することができる。
さらに、海氷の十年規模変動の予測精度が実験に使用している気候モデルに依存しているか調べるために、米国大気海洋庁・地球流体力学研究所（NOAA/GFDL）に滞在し、現地で開発されている気候モデルSPEARを用いて、同様の予測実験を行う。気候モデルの物理スキームや初期化手法などの違いが海氷の予測精度の違いに影響していないか、比較解析を行う。これにより、将来の海氷予測において有効な物理スキームや初期化手法など、モデリング研究分野に助言することができる。
以上の成果を国内外の学会で発表するだけでなく、国際誌（Journal of ClimateやJournal of Geophysical Research: Oceansなど）に論文として投稿する予定である。
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Research Products
(6 results)
