2021 Fiscal Year Annual Research Report
表層と中層をつなぐ北太平洋オーバーターン：大陸からの淡水供給を介した陸海結合系
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21H01154
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三寺 史夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白岩 孝行 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (90235739)
植田 宏昭 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70344869)
中村 知裕 北海道大学, 低温科学研究所, 講師 (60400008)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 陸海結合 / 北太平洋オーバーターン / 河川流出水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）亜寒帯循環表層における低塩層の形成メカニズム解明に向けて、北米大陸からアラスカ湾への河川を介した淡水流入量の推定を進めた。アラスカ湾にそそぐ河川のうち、流量が大きく観測も充実している5つの河川について着目し、Soil and Water Assessment Tool (SWAT)を用いて流量推定を行った。ただし、SWATは氷河からの流出水量を推定しないので、氷河モデルを加えるという改良を行った。その結果、アラスカ湾河川流量とアラスカンストリーム塩分の年々変動の間に有意な相関があることが判明した。さらに、カムチャツカ半島からの河川流出水の結果をまとめ、オホーツク海における沈み込み域の塩分との間に有意な相関を見出した。これらの結果は、亜寒帯域河川水の、海洋塩分ならびに大規模海洋循環への関与を示唆する。
（２）アリューシャン低気圧の変動に、南アジアを起源としオホーツク海の海氷変動を促しつつアラスカ湾に到達するテレコネクションが存在することが分かった。これは、冬季のアラスカ湾降水量変動をもたらす可能性がある。
（３）亜寒帯循環の塩分変動には、黒潮水の亜寒帯への侵入も重要である。シャツキーライズから北に伸びる背の低い地形が、移行領域形成および水塊交換過程に重要であることが分かった。また、黒潮水の亜寒帯への侵入は、親潮第二分枝のような細い構造を通して行われることが明らかとなった。
（４）北太平洋全域を計算領域とし、オホーツク海では解像度が3㎞～7㎞、アラスカ湾では15㎞の解像度の北太平洋物質循環モデルを開発しつつ、大陸棚からの淡水供給・鉄供給にとって大事な鉛直循環過程を、サハリン沿岸の陸棚上で探求した。その結果、陸からの河川水供給や海氷融解によって陸棚端に傾圧流が生じ、この温度風シアがもたらす鉛直応力が、陸棚域の鉛直循環・物質循環を大きく変えることが分かった。
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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
河川を通したアラスカ湾への淡水供給について、主要な河川についての流量評価を実施し良好な結果を得た。また、淡水流量変化とアラスカンストリーム塩分の変化との間に有意な相関があったことから、本研究の仮説である、河川淡水の海洋循環への関与が示唆されたと考える。今後、流量が小さく観測のない河川の流出量を推定し、観測のある河川流量と統合することで、精度の良い陸水の流量およびその変動を調査する。
アラスカ沿岸域の降水に重要な影響があるアリューシャン低気圧の変動に、南アジアからオホーツク海を介したテレコネクションを見出した。アラスカ湾での河川流量と比較することで、北米大陸河川の、気候変動との関連を調査する手がかりを得た。
亜寒帯循環の塩分変動に重要な高塩水の供給（黒潮水の侵入）に関して、その経路が親潮第2分枝や亜寒帯境界のような細い経路を通ることが判明した。このようなフロントに囲まれた亜熱帯-亜寒帯の移行領域に対してシャツキーライズから伸びる背の低い海底地形が重要であることがわかってきており、引き続き探求を進める。
高解像の北太平洋モデルに鉄-栄養塩サイクルを組み込み、物質循環モデルを開発している。現在、淡水に加え、熱や風を変動させた経年変動実験によりモデルのパフォーマンスを検討しているところであり、開発が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
亜寒帯表層塩分分布の形成機構：亜寒帯循環のデータ解析を行い、水温・塩分・流速分布や、それらと淡水供給との関係など、アラスカ河口域-大陸棚-亜寒帯循環間、および亜寒帯―亜熱帯間の海水交換に関する基本的情報を得る。そのうえで、カオス的輸送理論などを用い表層塩分の形成・維持過程を明らかにする。
環オホーツク地域および北米大陸の河川や氷河からの淡水流出量と変動の定量化：①アラスカ山岳地帯のこの流域にもたらされる年間可降水量、降水量-蒸発量（P-E）を大気再解析より求め、SWATを用いて海洋への河川流出量を算出するとともに、観測データのある河川を参照しつつ各種パラメータを校正する。観測データが得られない河川流量に関して、SWATおよび校正したパラメータを用い別途推定する。②南アジアからオホーツク海を介してアラスカ湾に至るテレコネクションと降水量の関係を調査する。③環オホーツク地域の河川との比較のために、亜寒帯である北海道の河川も調査することによって、湿原における感潮域など素過程研究を進める。
海洋の塩分変動に対する、亜寒帯域大陸からの淡水供給のインパクト：高解像度の北太平洋モデルを用いて淡水供給のON/OFF実験およびトレーサー実験を行い、北太平洋の表層・中層循環に対する陸水のインパクトについて調査を開始する。モデルを駆動する河川水として、上記で求めた河川解析結果を参照する。
海洋中層循環・物質循環に対するオーバーターン変動のインパクト：亜寒帯域大陸からの淡水供給の物質循環へのインパクトとそのメカニズムの解明のための海洋物質循環モデル開発を進める。北太平洋モデルに鉄-栄養塩サイクルを組み込み、渦や沿岸流による物質輸送を表現する物質循環モデルを用いた数値実験を行う。北太平洋の顕著な低塩化に対する物質循環・生物生産の応答を調べる。
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[Journal Article] Iron and nutrient dynamics along the East Kamchatka Current, western Bering Sea Basin and Gulf of Anadyr2021
Author(s)
Nishioka, J., T. Hirawake, D. Nomura, Y. Yamashita, K. Ono, A. Murayama, A. Shcherbinin, Y.N. Volkov, H. Mitsudera, N. Ebuchi, M. Wakatsuchi, I. Yasuda
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Journal Title
Progress in Oceanography
Volume: 198
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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