３次元微細流動構造観測システムの開発：サブメソスケール～乱流間の観測空白域を測る

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25707036
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 中村 知裕 北海道大学, 低温科学研究所, 講師 (60400008)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 海洋物理 / 乱流 / サブメソスケール / 内部波 / 微細流動構造

Outline of Annual Research Achievements

海洋中の熱や溶存物質はすべて、海水混合から海洋循環を介して海全体に輸送される。この海洋学における最も基本となる混合を引き起こす、海洋内部の３次元微細構造（水平スケール＜O (１km) ）は、これまで観測方法がなく実態が不明であった。本研究は、その解決に向けた世界初のチャレンジである。そのための手段として、昨年度に研究代表者の考案した「３次元微細流動構造 観測システム」を構築した。
本年度は、６月から７月にかけて実施されたロシア研究船マルタノフスキーを用いた日露協同観測に参加し、千島列島北東部のスレドネワ海峡（摺手海峡または摺手岩海峡）において、上記システムを用いて潮汐により生成された大振幅内部波とそれによる微細流動構造の観測を行った。千島列島域は潮流とそれによる鉛直混合が強く、周辺海域のみならずオホーツク海から北太平洋全域に影響を与えている。スレドネワ海峡でも、衛星観測から判断すると、非常に激しい鉛直混合が生じている。また、この観測の準備として３次元微細流動構造観測システムを船から吊り下げて海底付近まで降ろすための治具の設計および作成も行った。
加えて、観測データから流速場の３次元構造の解析を行うためのデータ解析プログラムの開発も引き続き行うとともに、内部波や渦から乱流に至る過程の力学や混合（特に千島列島域の潮汐混合）がオホーツク海や北太平洋の海洋循環や海洋中の物質循環に与える影響についての研究も行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の主要目的である「３次元微細流動構造観測システム」の構築を終えた。構築した新システムを使ったテスト観測も２回実施し良好な結果を得た。また、本研究期間中に計画されていたロシア海域における観測航海に参加し、通常は実施困難な千島海峡域の内部波砕波の観測という貴重な機会を活かすことができた。

Strategy for Future Research Activity

計画に大きな変更はない。構築した観測システムを用いてサブメソスケール渦ならびに巨大内部波の砕波の観測を行うとともに、観測で得られたデータの解析とその手法の開発および結果の取り纏めと成果発表を行う。

Causes of Carryover

助成金制度の利点を活用し、消耗品購入予算の一部を次年度の観測航海用に回したため次年度使用額が生じた。そのうち一部を、データ解析等のための研究補助員雇用に充てたため、最終的には直接経費次年度使用額が17,833円となった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

直接経費次年度使用額（17,833円）は次年度航海の消耗品購入に用いる計画である。

Research Products

• [Journal Article] Causes of the warming trend of the intermediate water in the Sea of Okhotsk and western subarctic North Pacific from 1980 to 2008 (2015)
  • Author(s): Nakanowatari, T., T. Nakamura, K. Uchimoto, H. Uehara, H. Mitsudera, K.I. Ohshima, H. Hasumi, M. Wakatsuchi
  • Journal Title: Journal of Climate Volume: 28 Pages: 714-736
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-14-00172.1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overturning circulation that ventilates the intermediate layer of the Sea of Okhotsk and the North Pacific: The role of salinity advection (2015)
  • Author(s): Matsuda, J., H. Mitsudera, T. Nakamura, Y. Sasajima, H. Hasumi and M. Wakatsuchi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 120 Pages: 1462-1489
  • DOI: 10.1002/2014JC009995
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of temporal variation in tide-induced vertical mixing in the Kuril Straits on the thermohaline circulation originating in the Okhotsk Sea. (2014)
  • Author(s): Nakamura, T., Y. Takeuchi, K. Uchimoto, and H. Mitsudera
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 126 Pages: 135-145
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2014.05.007
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simulation of high concentration of iron in dense shelf water in the Okhotsk Sea (2014)
  • Author(s): Uchimoto, K., T. Nakamura, J. Nishioka, H. Mitsudera, K. Misumi, D. Tsumune
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 126 Pages: 194-210
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2014.04.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remotely propagating salinity anomaly varies the source of the North Pacific ventilation (2014)
  • Author(s): Uehara, H., Kruts, A. A., Mitsudera, H., Nakamura, T., Volkov, Y. N., and Wakatsuchi, M
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 126 Pages: 80-97
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2014.04.016
  • Peer Reviewed
• [Presentation] An Unstable Mode Formed by Combination of Kelvin-Helmholtz Waves and Tollmien-Schlichiting Waves in Jets on the Bottom (2014)
  • Author(s): Abe, S., T. Nakamura, H. Mitsudera
  • Organizer: American Geophysical Union (AGU)
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [Presentation] 北太平洋物質循環モデルの結合～鉄-栄養塩実験～ (2014)
  • Author(s): 中野渡拓也, 吉成浩志, 内本圭亮, 松田淳二, 三寺史夫, 中村知裕, 西岡純, 津旨大輔, 三角和弘, 羽角博康, 若土正曉
  • Organizer: 2014年度 日本海洋学会 秋季大会
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス, 長崎
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-17
• [Presentation] Unstable Modes of Jets on the Bottom (2014)
  • Author(s): Abe, S., T. Nakamura, H. Mitsudera
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Overturning circulation ventilating the intermediate layer of the Sea of Okhotsk and the North Pacific: the role of salinity advection (2014)
  • Author(s): Matsuda, J., H. Mitsudera, T. Nakamura, H. Hasumi, M. Wakatsuchi
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Seasonal variability of dissolved iron in the western subarctic North Pacific: Importance of lateral advection processes (2014)
  • Author(s): Nakanowatari, T., K. Uchimoto, T. Nakamura, J. Nishioka, H. Mitsudera, M. Wakatsuchi
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01