2020 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), 副主任研究員 (90724625)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ウェッデル海 / 海氷 / 十年規模変動 / 予測可能性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動について、大気海洋結合モデル（SINTEX-F2）を用いて300年の積分実験を行い、十年規模変動の物理プロセスを明らかにした。大気と海洋を全球で結合し、自由に変動させた標準実験では、南半球中高緯度の大気変動（南半球環状モードという）がウェッデル海の海上風を変化させ、海上風の変動がウェッデル海の亜表層に存在する暖水を鉛直方向に移流することで海氷の変動を引き起こしていることがわかった。これらの結果は観測データで見られる結果と一致していた。
一方で、ウェッデル海の外部でモデルの海面水温を標準実験の月平均気候値に近づけた感度実験を行ったところ、ウェッデル海の海洋循環（ウェッデル循環という）が海氷の変動に伴って十年規模変動をしており、時計回りの循環が強くなる時代は水平方向の熱輸送が強化され、ウェッデル海の表層の水温が下がり、海氷が増える傾向にあった。ウェッデル海で海氷と海洋が相互作用して、海氷の十年規模変動をもたらすプロセスを初めて明らかにした。これらの結果を論文として投稿、改訂し、査読中である。
さらに、海氷の十年規模変動の予測可能性を調べるため、大気海洋結合モデルを用いて、1982年から2009年まで毎年10年先まで予測する、過去再予測実験を行った。モデルの海面水温や海氷密接度、海洋内部の水温や塩分を観測データで初期化した実験を３つ行い、ウェッデル海の海氷の予測精度について、解析を進めている。
最後に、海氷の予測精度をさらに向上させるため、イタリア地中海気候センター（CMCC）と協力し、大気海洋結合モデルの海氷厚を再解析プロダクトで初期化する手法を開発した。これにより、過去に観測されたウェッデル海の海氷の年々変動の予測精度が向上し、十年規模変動の予測可能性の研究にも応用できることがわかった。以上の結果を論文として投稿、改訂し、査読中である。
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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
昨年度の研究で、ウェッデル海の海氷に見られる十年規模変動について、物理プロセスを明らかにし、今年度に論文として投稿、改訂した。大気海洋結合モデル（SINTEX-F2）を用いて３００年の積分実験を２つ行い、ウェッデル海の外部から大気の変動（南半球環状モードなど）を介した遠隔影響とウェッデル海の内部の海洋・海氷相互作用による影響を評価することができた。特に、ウェッデル海の海洋循環（ウェッデル循環）が海氷の変動に伴って十年規模変動することが初めて明らかになり、ウェッデル循環の十年規模変動が南極底層水の形成や南大洋への熱輸送などに影響を与える可能性があり、こうした研究への展開が見込まれる。
今年度は、ウェッデル海の海氷の予測精度を調べるため、大気海洋結合モデルを用いて複数の過去再予測実験を行うことができた。モデルの海面水温や海氷密接度、海洋内部の水温や塩分などを観測データで初期化し、1982年から2009年まで毎年10年先まで予測実験を行った。事前解析によると、ウェッデル海の北部で海氷の十年規模変動の予測精度が高く、海氷面気温の予測精度も高いことがわかった。こうした高い予測精度の原因について、今後は物理プロセスを調べる予定である。
さらに、今年度は、ウェッデル海の海氷の予測精度を向上させるため、イタリア地中海気候センター（CMCC）と協力し、大気海洋結合モデルの海氷厚を再解析プロダクトで初期化する手法を開発した。これにより、ウェッデル海の海氷に見られる年々変動の予測精度が向上し、十年規模変動の予測精度を調べる研究にも応用できることがわかった。
以上の結果について、国内外の学会で成果発表を行い、２つの主著論文を投稿、改訂できたことを考慮すると、当該研究は順調に進んでいると考えられる。
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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、大気海洋結合モデル（SINTEX-F2）を用いて過去再予測実験を行い、海氷の予測精度を評価する。1982年から2009年まで毎年、モデルの海面水温を観測データで初期化し、10年先まで予測した標準実験を行い、ウェッデル海のどの海域で海氷の予測精度が高いか、調べる。また、予測精度が高い海域について、モデルの海面水温の初期化がウェッデル海の海氷変動にどのような影響を与えているか、他の海盆から大気の変動を介した遠隔影響とウェッデル海の海洋・海氷相互作用の影響に分けて、明らかにする。
標準実験に続いて、大気海洋結合モデルの海面水温と海氷密接度を観測データで初期化した過去再予測実験と、モデルの海面水温と海氷密接度、海洋内部の水温と塩分を初期化した過去再予測実験を行う。標準実験と比較を行うことで、海氷密接度や海洋内部の水温や塩分の初期化が海氷の予測精度にどれくらい影響を与えるか、調べる。特に、ウェッデル海の海洋・海氷相互作用がどのように改善され、海氷の予測精度に貢献しているか、物理プロセスを明らかにする。
最後に、海氷の予測精度における大気海洋結合モデルの依存性について調べるため、米国海洋大気庁地球流体力学研究所（NOAA/GFDL）と協力し、現地で開発された大気海洋結合モデル（SPEAR）による過去再予測実験の結果について解析を行う。このモデルは、SINTEX-F2と初期化手法が異なり、モデルの海洋や海氷だけでなく、気温や風、比湿など大気の変数も再解析プロダクトで初期化している。こうした大気の初期化がウェッデル海の海氷の予測精度にも影響を与える可能性がある。SINTEX-F2の結果と比較を行うことで、ウェッデル海の海氷の予測可能性の理解につなげる。
以上の結果を、関連する国内外の学会などで発表を行い、国際学術誌に論文として投稿する。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響で国内外の学会がオンライン開催となり、学会の旅費が必要となくなったため、次年度使用額が生じた。次年度は、現在査読中の論文（改訂済）が２本あり、論文の別刷り代として使用する予定である。
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Research Products
(12 results)
