2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25241001
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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)
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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 / フラジルアイス / 定着氷 / ビンセネス湾ポリニヤ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南極沿岸ポリニヤでは多量の海氷が生産され、それによって重い水ができ南極底層水の起源水となる。南極底層水が沈み込むことで海洋子午面循環が駆動される。本課題では、未知の部分が多い東南極を中心として海氷生成とそれに伴う底層水形成・深層循環を明らかにすることを目的とする。観測では、オーストラリアと共同して「オーロラ号」により、日本南極観測隊ではできなかったケープダンレーポリニヤ内の係留系1系の回収に成功した。衛星観測では、マイクロ波放射計のアルゴリズム開発により、南極海全域における沿岸ポリニヤと定着氷の同時マッピングを世界で初めて行った。 海氷生産量の大きいポリニヤは定着氷の西側に出現すること、その出現は風下域であることの他に西向き沿岸流の下流域であることにもよることが示された。第2の海氷生産量海域であるケープダンレーポリニヤでは、海氷生産量は気温や風ではなく、定着氷の形状によって決まる部分が大きいことが示された。ケープダンレー沖で「海鷹丸」により取得された乱流計データから、海氷生成で重くなった陸棚水が斜面を下降しながら周極深層水と混合することで底層水起源の高密度水が作られる過程の詳細を明らかにした。アデリーランド底層水が生成されるメルツポリニヤ沖では、メルツ氷河の崩壊とそれに伴う定着氷の大きな変動が海氷生産量にも大きな変動を与え、それが底層水の変動にまで及ぶことが示唆された。前年度までの研究でビンセネス湾沖での南極底層水の生成が示唆されていたが、海鷹丸による平成25－26年度の海洋観測と平成26年1月に取得された係留系データから、ここでの底層水生成がさらに裏付けられた。数値モデル研究では、ラグランジェ手法によるフラジルアイスのモデリングに成功し、ポリニヤ域ではフラジルアイスが海中で生成されることで効率的な海氷生成が起こっていることが提案された。
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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26年度のケープダンレー沖での観測に関しては、「しらせ」による観測は、運行の都合によりすべてキャンセルとなった。しかし、オーストラリア南極局の好意により、分担者の深町が「オーロラ号」に乗船でき、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(C1)を回収することに成功した。一方で沖側の係留系の掃海による回収は成功しなった。「海鷹丸」によるビンセネス湾沖での観測は海氷の張り出しが例年より大きく、陸棚近くでの観測はできなかったが、沖での観測を予定通りできた。このように十分な観測が出来なかった部分はあるが、最も重要な系(C1)が回収でき、またビンセネス湾沖でも経年変動を議論しうるデータが取得され、今後の解析に重要となるデータセットは取得できた。一方、衛星による海氷生産量と定着氷に関する研究は順調に進み、その成果はJournal of Climateに受理された。また、数値モデルによる研究も順調に進み、ケープダンレー沖での底層水形成過程の研究はJournal of Physical Oceanographyに、乱流混合によってケープダンレー底層水が作られる過程の研究はJournal of Geophysical Researchに受理された。また、ビンセネス湾沖でも底層水が生成されていることを初めて現場観測から示した研究がGeophysical Research Lettersに掲載された。以上から、現場観測とその解析、衛星データの解析、数値モデル実験とも、概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
ケープダンレーポリニヤでの高海氷生産と高密度水形成の解明に最も重要な系(C1)が回収できたので、今後衛星データとの比較を合わせて、詳しい解析を行い、この海域での高海氷生成から底層水形成にいたる過程の全容を明らかにするべく研究を進める。ポリニヤ内で取得された全5系の係留系データはまだ十分な解析が行われていないので、特にIce Profiling Sonarによるフラジルアイス観測に注目して解析を行う。これらのデータセットは、沿岸ポリニヤでは得られたことがない高精度データセットであり、フラジルアイス生成・融解を取り入れた数値モデル研究と相互作用させながら、ポリニヤにおける高海氷生産過程を明らかにすることをめざす。数値モデルに関しては、ラグランジェ手法によるフラジルアイスモデルを沿岸ポリニヤモデルに適用して、高海氷生産過程やポリニヤ内での鉛直循環を表現できるモデルを開発し、係留系データや衛星データとの詳細な比較を行いながら研究を進める。「白鳳丸」によるケープダンレー沖の南極底層水形成域での係留系アレイの設置、「海鷹丸」によるビンセネス湾沖の巨大係留系の設置は予定通り平成27年度実施する方針である。ケープダンレー沖、アデリーランド沖、ビンセネス湾沖の各底層水生成域では、過去の船舶海洋データに加え、アザラシによるＣＴＤデータを有効に使って、季節変化まで含めた、底層水形成と輸送課程の解明をめざす。
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Research Products
(38 results)
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[Journal Article] Antarctic Bottom Water production from the Vincennes Bay Polynya, East Antarctica2014
Author(s)
Kitade, Y., K. Shimada, T. Tamura, G. D. Williams, S. Aoki, Y. Fukamachi, F. Roquet, M. Hindell, S. Ushio, K. I. Ohshima
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 41
Pages: 3528-3534
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] ビンセネス湾沖における南極底層水の特性2015
Author(s)
北出 裕二郎, 嶋田 啓資, 白井 優, 青木 茂, 深町 康, 田村 岳史, 牛尾 収輝, 大島 慶一郎
Organizer
2015年度日本海洋学会春季大会
Place of Presentation
東京海洋大学品川キャンパス（東京都港区）
Year and Date
2015-03-23
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[Presentation] リュツォ・ホルム湾定着氷域での海氷厚の分布と変動2015
Author(s)
杉本 風子, 大島 慶一郎, 田村 岳史, 宇都 正太郎, 下田 春人, 清水 大輔, 舘山 一孝, 星野 聖太, 深町 康, 尾関 俊浩, 牛尾 収輝
Organizer
2015年度日本海洋学会春季大会
Place of Presentation
東京海洋大学品川キャンパス（東京都港区）
Year and Date
2015-03-22
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[Presentation] ビンセネス湾沖南極底層水の特性2014
Author(s)
北出 裕二郎, 嶋田 啓資, 白井 優, 青木 茂, 田村 岳史, 深町 康, 牛尾 収輝, 大島 慶一郎
Organizer
第5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）
Year and Date
2014-12-02
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[Presentation] 第4の南極底層水：ケープダンレー底層水2014
Author(s)
大島 慶一郎, 深町 康, G. D. Williams, 二橋 創平, 田村 岳史 , 北出 裕二郎, 平野 大輔, 青木 茂, 若土 正曉
Organizer
日本地球惑星科学連合2014年大会
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
Year and Date
2014-05-02
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[Presentation] 南極海とオホーツク海におけるヘリ搭載型マイクロ波放射計による観測2014
Author(s)
田村 岳史, 大島 慶一郎, J. L. Lieser, 豊田 威信, 舘山 一孝, 野村 大樹, 中田 和輝, A. D. Fraser, P. W. Jansen, K. B. Newbery, R. A. Massom, 牛尾 収輝
Organizer
日本地球惑星科学連合2014年大会
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
Year and Date
2014-04-29
