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2022 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

Research Project

Project/Area Number 21H01154
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

三寺 史夫  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943)

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)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsアラスカ湾 / 北太平洋オーバーターン / 河川流出水
Outline of Annual Research Achievements

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出量の推定を進めた。アラスカ湾にそそぐ河川のうち、流量観測がある河川以外の小さな河川についても解析を進め、Soil and Water Assessment Tool (SWAT)を用いて流量推定を行った。小さな河川の総量は5大河川の流量を上回り、全流出量に重要な寄与があることがわかった。また、全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。これらの結果は、アラスカ河川水の、海洋塩分ならびに大規模海洋循環への関与を示唆するものである。
アリューシャン低気圧が平年より強い年には、オホーツク海海氷面積の正偏差がオホーツク海上の北西季節風をさらに強化し、さらに海氷面積の正偏差を維持する、といった正のフィードバックの存在が示唆された。このアリューシャン低気圧の変動は、冬季のアラスカ湾降水量変動をもたらすと考えられる。
海水と淡水が潮汐によって 複雑に混合する別寒辺牛川の河川感潮域を対象に、陸から海への淡水輸送の素過程を観測した。ドップラー式超音波流向流速計を使用して河川流量の時間変動を観測し、求めた流出量を流域に降った降水量と関係づけて考察した結果、河口域の日流出量は、直前の5日間に流域に降った降水 量と良い相関関係があることを見出した。
北太平洋全域を計算領域とし、解像度2㎞の海洋大循環モデルOFES2を用い、アラスカ陸面からの淡水流出がAlaska Coastal Currentを通してアラスカ湾へと注ぐプロセスを調査した。また、大陸棚からの淡水供給・物質循環にとって大事な鉛直循環過程を探求した。その結果、陸からの河川水供給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、陸棚域の鉛直循環の構造を大きく変えることが分かった。

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、5つの代表的な河川のみならず小さな河川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。
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が見出された。アリューシャン低気圧の変動とアラスカ湾での河川流量と比較することで、北米大陸沿岸域の気候変動との関連を調査する手がかりとなる。予備的な比較により、アリューシャン低気圧の変動の一部であるNorth Pacific Oscillation(NPO)とアラスカ湾での河川流量が有意な相関にあることが見いだされ、気候変動-降水-河川流出-海水塩分のシステムの理解に進展があった。
海水と淡水が潮汐によって 複雑に混合する別寒辺牛川の河川感潮域を対象に、陸から海への淡水輸送の素過程を観測した。潮汐による海洋の影響があり河口付近の流量時間変化は複雑であるが、流速計を使用して実測した結果、河口域の日流出量は、直前の5日間に流域に降った降水 量と良い相関関係があることを見出した。これは河川から海洋への物質輸送を考察するうえで重要な知見である。
高解像モデル出力の解析から、アラスカ沿岸での淡水輸送過程とその大陸棚循環・海洋大循環へのインパクトを明らかにした。さらに、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。

Strategy for Future Research Activity

(1)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氷河からの淡水流出量評価のため。SWATへの氷河モデル組み込みを完了する。アラスカ大陸における代表的な河川および観測データが得られない河川流量に関して、SWATに大気再解析値を与えるとともに、校正したパラメータを用いることで流量推定を完了する。②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、物質循環を含めた素過程研究を行う。
(2)亜寒帯表層塩分の分布はいかに形成されるのか
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。高解像度海洋大循環モデルを用いて淡水供給のON/OFF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おこなう。モデルを駆動する河川水として、(2)で求めた河川解析結果を参照する。
(3)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。(2)で開発す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。

  • Research Products

    (32 results)

All 2023 2022

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 7 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Two Types of Wintertime Teleconnection Patterns over the Western North Pacific Associated with Regionally Different Heating Anomalies2023

    • Author(s)
      KURAMOCHI Masaya、UEDA Hiroaki
    • Journal Title

      Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II

      Volume: 101 Pages: 21~37

    • DOI

      10.2151/jmsj.2023-002

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the Seasonal Variations of the Bering Slope Current2023

    • Author(s)
      Humio Mitsudera、Youichi Hirano、Hatsumi Nishikawa、Hung Wei Shu
    • Journal Title

      Okhotsk Sea and Polar Oceans Research

      Volume: 7 Pages: 22~30

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interannual Variations of Sea-ice Extent in the Okhotsk Sea ? A Pan-Okhotsk Climate System Perspective2023

    • Author(s)
      Ueda Hiroaki、Kuramochi Masaya、Mitsudera Humio
    • Journal Title

      Atmosphere-Ocean

      Volume: 61 Pages: 234~245

    • DOI

      10.1080/07055900.2023.2175639

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atmospheric Circulations Associated with Sea-Ice Reduction Events in the Okhotsk Sea2023

    • Author(s)
      KAMAE Youichi、UEDA Hiroaki、INOUE Tomoshige、MITSUDERA Humio
    • Journal Title

      Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II

      Volume: 101 Pages: 125~137

    • DOI

      10.2151/jmsj.2023-007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three Regimes of Internal Gravity Wave?Stable Vortex Interaction Classified by a Nondimensional Parameter δ: Scattering, Wheel-Trapping, and Spiral-Trapping with Vortex Deformation2023

    • Author(s)
      Ito Kaoru、Nakamura Tomohiro
    • Journal Title

      Journal of Physical Oceanography

      Volume: 53 Pages: 1087~1106

    • DOI

      10.1175/JPO-D-21-0309.1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genesis of Upper-Tropospheric Anticyclones over the Asian?Western Pacific Sector from Tropical?Extratropical Interaction Perspective2022

    • Author(s)
      Hiroaki Ueda、Masaya Kuramochi、Koutarou Takaya、Yuhei Takaya、Saki Asano、Shuhei Maeda
    • Journal Title

      Journal of Climate

      Volume: 35 Pages: 997~1008

    • DOI

      10.1175/JCLI-D-21-0004.1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Interannual Variability of Sea Ice Area, Thickness, and Volume in the Southern Sea of Okhotsk and Its Likely Factors2022

    • Author(s)
      Toyota Takenobu、Kimura Noriaki、Nishioka Jun、Ito Masato、Nomura Daiki、Mitsudera Humio
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      Volume: 127 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2022JC019069

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glacier mass change on the Kamchatka Peninsula, Russia, from 2000 to 20162022

    • Author(s)
      Fukumoto Shungo、Sugiyama Shin、Hata Shuntaro、Saito Jun、Shiraiwa Takayuki、Mitsudera Humio
    • Journal Title

      Journal of Glaciology

      Volume: 69 Pages: 237~250

    • DOI

      10.1017/jog.2022.50

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cross-shelf overturning in geostrophic-stress-dominant coastal fronts2022

    • Author(s)
      Yuan Nan、Mitsudera Humio
    • Journal Title

      Journal of Oceanography

      Volume: 79 Pages: 27~48

    • DOI

      10.1007/s10872-022-00661-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Global Distribution and Interannual Variation in the Winter Halocline2022

    • Author(s)
      Ueno Hiromichi、Oda Masato、Yasui Katsura、Dobashi Ryo、Mitsudera Humio
    • Journal Title

      Journal of Physical Oceanography

      Volume: 52 Pages: 665~676

    • DOI

      10.1175/JPO-D-21-0056.1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Shiretoko Project: Prediction of sea ice variations due to climate change and its impacts on biogeochemical processes and marine ecosystems2023

    • Author(s)
      Mitsudera, H., H. Ueda, T. Nakamura, J. Nishioka, O. Yamamura
    • Organizer
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Research on beach litter in the Shiretoko World Natural Heritage Site2023

    • Author(s)
      Nishikawa, H., Kobayashi, Y. and Shiraiwa, T.
    • Organizer
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimating streamflow of the Abashiri River under likely future climate and land use land cover conditions2023

    • Author(s)
      Shi, M. and Shiraiwa, T.
    • Organizer
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ocean monitoring and ship observations around Shiretoko2023

    • Author(s)
      T. Nakamura, T. Nobetsu, T. Misaka, J. Nishioka, Y Mitani, O. Yamamura and H. Mitsudera
    • Organizer
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Year-to-year fluctuations of sea-ice extent in the Okhotsk Sea associated with the winter monsoon spanning Eurasia and the North Pacific2023

    • Author(s)
      H. UEDA, M. KURAMOCHI, and H. MITSUDERA
    • Organizer
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オホーツク海の温暖化実験2023

    • Author(s)
      佐伯立,三寺史夫,中野渡拓也,黒田寛,井上知栄,植田宏昭
    • Organizer
      第37回北方圏国際シンポジウム
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 北海道羊蹄山山頂部における2021-22年の地温観測2023

    • Author(s)
      飯田幹太,白岩孝行,曽根敏雄
    • Organizer
      日本地理学会2023年春季学術大会
  • [Presentation] 知床世界自然遺産における海岸漂着物に関する研究2023

    • Author(s)
      西川穂波,小林勇介,白岩孝行
    • Organizer
      日本地理学会2023年春季学術大会
  • [Presentation] Estimation of river discharge from the Abashiri River under likely climate and land use land cover conditions2023

    • Author(s)
      史穆清,白岩孝行
    • Organizer
      日本地理学会2023年春季学術大会
  • [Presentation] Impacts of bottom topography on the formation of the North Pacific subtropical‐subarctic frontal zone2022

    • Author(s)
      Humio Mitsudera
    • Organizer
      The 12th International Workshop on Modeling Ocean
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cross-shelf overturning in geostrophic-stress-dominant coastal fronts2022

    • Author(s)
      Nan Yuan, Humio Mitsudera
    • Organizer
      International Workshop on Modeling the Ocean
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of freshwater discharge from the Gulf of Alaska drainage basins2022

    • Author(s)
      Peng Xin, Humio Mitsudera, Muqing Shi, Takayuki Shiraiwa
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022 (JpGU)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of freshwater discharge from the Gulf of Alaska drainage basins2022

    • Author(s)
      Peng Xin, Humio Mitsudera, Muqing Shi, Takayuki Shiraiwa
    • Organizer
      12th International Workshop on Modeling the Ocean (IWMO)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オホーツク海結氷期の氷況年々変動の地域特性2022

    • Author(s)
      豊田威信,木村詞明,西岡純,伊藤優人,野村大樹,三寺史夫
    • Organizer
      北海道大学 低温科学研究所 共同研究集会「知床とオホーツク海の海氷‐海洋-物質循環-生態系の連関と変動」
  • [Presentation] 環オホーツク気候システムから見たオホーツク海における海氷の年々変動機構2022

    • Author(s)
      植田宏昭,倉持将也,三寺史夫
    • Organizer
      北海道大学 低温科学研究所 共同研究集会「知床とオホーツク海の海氷‐海洋-物質循環-生態系の連関と変動」
  • [Presentation] オホーツク海の海氷鉄モデリング研究2022

    • Author(s)
      中野渡拓也,渡邉英嗣,中村知裕,西岡純,三寺史夫
    • Organizer
      北海道大学 低温科学研究所 共同研究集会「知床とオホーツク海の海氷‐海洋-物質循環-生態系の連関と変動」
  • [Presentation] A relationship between daily variability of surface current velocity in Soya Strait and sea-ice distribution near east coast of Hokkaido in ice-ocean coupled regional ocean model2022

    • Author(s)
      Saiki R., Mitsudera, H., Kuroda, H., Nakanowatari, T., Iwamoto, K.,
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022 (JpGU)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 河川水の流出過程に汽水湖が与える影響2022

    • Author(s)
      木田新一郎,田中潔,伊佐田智規,中村知裕
    • Organizer
      日本海洋学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] 北太平洋亜寒帯域における基礎生産量の長期変化に対する熱塩・風成循環の影響2022

    • Author(s)
      中野渡拓也,中村知裕,三寺史夫,西岡純,西川はつみ,内本圭亮,黒田寛
    • Organizer
      日本海洋学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] 熱帯・中高緯度相互作用によって形成される対流圏上層の高気圧2022

    • Author(s)
      植田宏昭,倉持将也,高谷康太郎,高谷祐平,浅野早紀,前田修平
    • Organizer
      日本気象学会2022年秋季大会
  • [Presentation] 温位座標における対流圏中上層の空気塊運動2022

    • Author(s)
      倉持将也,植田宏昭
    • Organizer
      日本気象学会2022年秋季大会
  • [Book] 地理学事典,地球環境と人類の歴史2023

    • Author(s)
      白岩孝行
    • Total Pages
      844
    • Publisher
      丸善出版
    • ISBN
      978-4-621-30793-9

URL: 

Published: 2024-12-25  

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