2012 Fiscal Year Research-status Report
衛星マルチセンサー観測による海氷厚の推定とその熱塩フラックスデータセットへの応用
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24740322
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
二橋 創平 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50396321)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 海氷 / 熱塩フラックス / 海氷厚 / 沿岸ポリニヤ / 南極海 / 北極海 / オホーツク海 |
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| Research Abstract |
オホーツク海において、熱塩フラックスデータセットの作成を行った。熱フラックスは、大気―海洋間の熱交換が特に大きい薄氷域の氷厚を考慮して見積もった。塩フラックスは、結氷による塩分排出と融解に伴う淡水供給を考慮した。海氷の移流も考慮した。薄氷厚と海氷の移流速度は、人工衛星Aquaに搭載されるAMSR-Eにより推定されたものを用いた。年平均した熱塩フラックスの空間分布は、オホーツク海の北と南で明瞭なコントラストを示した。北側の沿岸ポリニヤ域では、膨大な海洋の冷却と塩の供給が示された。南側では、海洋への加熱と淡水供給が示された。これは、海氷の移流に伴う淡水と負の熱の輸送を示唆している。この研究で作成されたデータセットは、モデルの比較・検証や、境界条件に用いることができる。
北極のチュクチ海で、AMSR-Eデータから薄氷厚を推定するアルゴリズムの開発を行った。AMSR-Eの空間分布は約6.5 kmであり、従来の研究で用いられていたSSM/Iよりも空間分解能が倍良いので、空間スケールの小さい沿岸ポリニヤをより良く解像することができるようになった。さらにこの研究では、大気（水蒸気）による影響を軽減できたり、海洋の部分をより良く検出できるように、新たな工夫を行った。
世界で一番重い海水は南極海で作られ、南極底層水として沈み込み、全世界の海洋深層に拡がっていくことで海洋の大循環が駆動される。南極底層水の生成域として今まで 3ヶ所が知られていたが、今回新たにケープダンレー沖でも南極底層水が生成されていることを、係留系観測，人工衛星観測，バイオロギングという主に3つの手法から、突き止めた。この海域では，多量に海氷が生産され、その際に低温・高塩の重い水が多量に排出されることにより、底層水生成域となっていることも明らかにした。
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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
AMSR-Eデータを用いた薄氷厚の推定を、北極海，南極海，オホーツク海で行った。北極海，オホーツク海のものは、投稿論文として発表を行った。南極海のものは、アルゴリズムの開発自体は終了し、その内容を現在論文として投稿準備中である。オホーツク海では、AMSR-Eデータを用いて推定された薄氷厚データを用いて熱塩フラックスデータセットの作成をおこない、投稿論文として発表を行った。また、作成されたデータセットは、ホームページで公開し、インターネットを介してダウンロードできるようにした。
AMSR-Eからは、厚さ約20 cm以下の薄氷厚しか推定できないので、人工衛星ICESatによるデータを用いて、より厚い氷厚の推定をオホーツク海で行っている。ICESatはレーザー高度計であり、海面から海氷表面（積雪を含む）までの高さ(surface elevation)を10 cm 程度の精度で計測することができる。このsurface elevationから海氷の密度等、幾つかの現場観測に基づいた仮定のもと氷厚の推定を行った。ICESatから推定された氷厚と、オホーツク海の南部で砕氷船に搭載された、電磁誘導式氷厚計 (EM: Electromagnetic Induction Instrument) により現場観測された氷厚との比較から、両者はある程度対応することが示された。また、前述の熱塩フラックスデータセットによる海氷生産量と、ICESat氷厚を用いた海氷量とが対応することも示された。これらの結果は、比較的氷厚の薄い1年氷域であるオホーツク海でも、ICESatによる氷厚推定がある程度可能であることを示唆するものである。
以上の研究内容は、平成24年度に行うことを計画していたものであり、おおむね順調に研究が進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
オホーツク海で先行的に作成した熱塩フラックスデータセットでは、海氷生産（塩分排出）量は、AMSR-E 薄氷厚を用いた熱収支計算から、ある程度定量的に見積もることができたが、海氷融解（淡水供給）量に関しては、厚い氷厚が分からないので、海氷生産量に融解量がバランスする時間的・空間的に一定の氷厚を仮定し見積を行なった。従って融解量に関しては、いつどこで融解が生じているかを定性的に示すことはできたが、定量的な議論には問題があった。今後は、現在行なっているICESatによるより厚い氷厚のデータを用いることにより、この問題を解決し、データセットの信頼性を大きく向上させることを目指して研究を行なっていく。同様な熱塩フラックスデータセットの作成を、北極海や南極海でも行うこと試みていく予定である。さらに、昨年打ち上がった、JAXAのGCOM-W1（しずく）に搭載されるAMSR2のデータを用いて、薄氷厚アルゴリズムの開発を北極海，南極海，オホーツク海で行う。薄氷厚アルゴリズムに関しては、気象条件等をパラメータに取り込んだ、どの海域でも使える薄氷厚アルゴリズムの開発も行なっていく。2010年以降は、ICESatのデータが使えないので、代わりに2010 年に打ち上がったCryoSat-2によるデータを使用して氷厚の推定を行なっていく。CroSat-2はICESatとは異なりレーダー高度計であるが、氷厚推定方法はレーザーによるものと似ている。このように新たに打ち上がって衛星によるデータも用いることにより、より長期間の熱塩フラックスデータセットの作成を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Antarctic Bottom Water production by intense sea-ice formation in the Cape Darnley Polynya2013
Author(s)
Ohshima, K. I., Y. Fukamachi, G. D. Williams, S. Nihashi, F. Roquet, Y. Kitade, T. Tamura, D. Hirano, L. Herraiz-Borreguero, I. Field, M. Hindell, S. Aoki and M. Wakatsuch
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Journal Title
Nature Geoscience
Volume: 6
Pages: 235-240
DOI
Peer Reviewed
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