2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25241001
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大島 慶一郎 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (30185251)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深町 康 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (20250508)
青木 茂 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (80281583)
松村 義正 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (70631399)
北出 裕二郎 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 准教授 (50281001)
二橋 創平 苫小牧工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50396321)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 南極底層水 / 沿岸ポリニヤ / 高密度陸棚水 / ケープダンレー底層水 / マイクロ波放射計 / 非静水圧モデル / 定着氷 / ビンセネス湾ポリニヤ |
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| Research Abstract |
2008年から南極ケープダンレー沖で取得した6系の係留系データを詳しく解析した結果、ポリニヤ域での高海氷生産による高密度陸棚水の流出が、地形性ロスビー波を誘起し、底層水のみならず周辺海域の流速場を決める重要な要素であることが示唆された。平成26年2月には1年前にケープダンレーポリニヤ内に設置された2系の係留系の回収にも成功している。この海域における非静水圧モデルによる底層水形成実験からは、2つのキャニオンがケープダンレー底層水の形成・輸送域であること、キャニオンへの間歇的な高密度水の流下は地形性ベータ効果によって制御され周期的な流出が生じること、などが示唆された。さらに、この海域から潜り込む底層水は全南極海の約10％程度、というデータ解析による結果と矛盾のない結果が得られた。一方、ビンセネス湾沖における東京海洋大学の海鷹丸による20011-2012年の係留観測・海洋観測とアザラシCTDタグ観測データからは、この海域でも高密度水が潜り込んで上部の南極底層水の形成に寄与していることが示唆された。高分解能の衛星マイクロ波放射計データAMSR-Eから、薄氷域を検知し海氷厚を見積るアルゴリズムを開発し、熱収支計算を行うことで海面熱塩フラックス及び海氷生産量を全南極海で見積もった。また、同時に定着氷を同定するアルゴリズムも開発した。全南極海の海氷生産量と定着氷の同時マッピングから、両者が密接にリンクしていることを明らかにした。定着氷の経年変動が海氷生産量さらには南極底層水の変動にも影響を与えることが示唆された。なお、これらの海氷生産量データは、係留系やアザラシCTDデータとの比較解析の他、上記のモデルシミュレーションの外力・境界条件としても利用された。
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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
平成25年度の観測に関しては、「しらせ」が座礁したことで大幅に観測時間が削減され、南極ケープダンレーポリニヤ内で係留した3系のうち、2系しか回収ができなかった。一方、ビンセネス湾沖に係留された2系は問題なく無事回収された。全体として80%の回収率ではあるが、解析に足るデータは得られている。
衛星マイクロ波放射計データによる、全南極海における薄氷厚アルゴリズムと定着氷検知アルゴリズムに関しては、順調に開発されており、それらによる海氷生産量データもモデルシミュレーションに利用されている。論文も完成し、国際誌に投稿された。
非静水圧モデルによるシミュレーションに関しては、ケープダンレー沖での底層水形成過程が見事にシミュレーションされ、成果論文も国際誌に投稿された。さらに、ポリニヤ内でのフラジルアイス生成を含むモデルシミュレーションにも成功し、この部分は期待以上の成果となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
観測に関しては、平成25年度に回収できなかったケープダンレーポリニヤ内の係留系1系を、「しらせ」もしくはオーストラリアの砕氷船で回収予定である。現在、オーストラリア南極局と交渉中であるが、平成24年度に回収できなかったケープダンレー沖の係留系をオーストラリアの砕氷船で掃海によって回収することも考慮中である。もし掃海に成功すると底層水形成の解明に非常に有効なデータが得られることになる。
これまでの研究から、メルツポリニヤ海域に見られるように、氷床や氷河の変動が海氷生産量や底層水の変動に大きく関わっていることが示唆されてきた。そこで、平成26年度からは、新たにオフラインによる氷床・海氷・海洋結合モデルに取り組むことを計画した。研究グループに氷床・棚氷モデルを開発した若手研究者（PD雇用費を計上）を加えて、研究を行う予定である。
平成25年度に、フラジルアイス生成・融解を取り入れた非静水圧モデルが開発されたので、このモデルに基づいて、「京」などを利用して高精度なシミュレーション実験を行い、ポリニヤ内での高海氷生産・高密度形成過程を明らかにすることもめざす。これは当課題の基礎的な研究になるもので、研究経過の中で新たに出てきた手法・アイデアに基づくものである。
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[Journal Article] Widespread freshening in the seasonal ice zone near 140°E off the Adelie Land Coast, Antarctica, from 1994 to 20122013
Author(s)
Aoki, S., Y. Kitade, K. Shimada, K. I. Ohshima, T. Tamura, C. C. Bajish, M. Moteki, and S. R. Rintoul
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 118
Pages: 6046-6063
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 昭和基地沖流氷域での海氷厚観測
Author(s)
杉本 風子, 下田 春人. 清水 大輔. 宇都 正太郎, 舘山 一孝, 星野 聖太, 尾関 俊浩, 田村 岳史, 深町 康, 牛尾 収輝, 大島 慶一郎
Organizer
2013年度日本海洋学会秋季大会
Place of Presentation
北海道大学学術交流会館（北海道札幌市）
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[Presentation] ヘリ搭載型マイクロ波放射計を用いた南大洋・オホーツク海での海氷観測
Author(s)
田村 岳史, 大島 慶一郎, Jan L. Lieser, 豊田 威信, 舘山 一孝, 野村 大樹, 中田 和輝, Alexander D. Fraser, Peter Jansen, Kym Newbery, Robert A. Massom, 牛尾 収輝
Organizer
第4回極域科学シンポジウム
Place of Presentation
国立極地研究所（東京都立川市）
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[Presentation] Distribution and interannual variability of sea-ice thickness in the pack-ice zone off Lützow-Holm Bay, Antarctica
Author(s)
F. Sugimoto, H. Shimoda, D. Simizu, S. Uto, K. Tateyama, S. Hoshino, T. Ozeki, T. Tamura, Y. Fukamachi, S. Ushio and K. I. Ohshima
Organizer
IGS International Symposium on Sea Ice in a Changing Environment
Place of Presentation
C3コンベンションセンター（オーストラリア・ホバート）
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[Presentation] Helicopter-borne observation with portable microwave radiometer in the Southern Ocean and the Sea of Okhotsk
Author(s)
T. Tamura, K. Ohshima, J. Lieser, T. Toyota, K. Tateyama, D. Nomura, K. Nakata, A. Fraser, P. Jansen, K. Newbery, R. Massom and Shuki Ushio
Organizer
IGS International Symposium on Sea Ice in a Changing Environment
Place of Presentation
C3コンベンションセンター（オーストラリア・ホバート）
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