2014 Fiscal Year Research-status Report
1990年代半ばに生じた熱帯太平洋十年規模変動の位相反転メカニズムの解明
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26400471
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
山中 吾郎 気象庁気象研究所, 海洋・地球化学研究部, 室長 (60442745)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 十年規模変動 / 熱帯太平洋 / インド洋 / 位相反転メカニズム / 海洋大循環モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱帯太平洋には十年規模の気候変動が存在することが知られており、その位相反転プロセスを明らかにすることは気温や降水量の長期変動の予測のために重要である。
平成26年度研究実施計画に従い、全球渦無しモデルデータを用いて、熱帯太平洋十年規模変動の位相反転プロセスの実態解明を行った。まず、モデルで再現された熱帯太平洋の再現性を検証した。風成循環理論より期待される熱帯太平洋の循環と比較するために、海洋上層の流量をエクマン輸送量、地衡流輸送量、西岸境界流輸送量に分けて算出し、観測結果と比較したところ、良好な再現性を確認した。
次に、太平洋表層の子午面循環（STC）の長期変動に関連した海面水位変動の特徴を抽出した。その結果、熱帯太平洋十年規模変動の暖期（1977-1987年）と寒期（1996-2006年）で異なる空間パターンが見られることが分かった。暖期は北太平洋で弱い正偏差、南太平洋で強い負偏差が見られ、南北非対称の構造を示すのに対し、寒期は両半球で正偏差が見られ、南北対称の構造を示していた。海面水位変動に対応して、地衡流の変動も暖期と寒期で異なる特徴を示していた。このような海面水位変動や流量変動が十年規模変動の位相反転に及ぼす影響を調べるために、熱帯太平洋上層を対象とした熱収支解析を行い、暖期の終息に関連した位相反転プロセスを調べた。その結果、赤道から離れた海域（off-equator）の風応力回転偏差によって励起された傾圧ロスビー波の伝搬が、海面水位変動を通じて海洋内部に南北流を生じさせ、その南北流に伴う極向き熱輸送の増大が1985年前後の暖期終息に寄与していることがわかった。一方、1990年代半ば付近の寒期の強まりには、赤道貿易風の強化に伴う極向きエクマン輸送による極向き熱輸送の増大が寄与していた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究目的で設定した二つのテーマ（①位相反転プロセスの実態解明、②位相反転プロセスの要因解明）について、全球渦無しモデルを用いた解析が順調に進んだ。その結果、位相反転プロセスには従来から指摘されてきた大気外力の変化による外的要因以外に、海洋内部の循環の変化による内的要因が寄与していることを初めて明らかにすることができた。解析結果を速やかに論文としてまとめて国際学会誌に投稿したところ受理され、論文は2015年1月に出版された。本課題は3年計画であるが、1年目で解析および論文の出版まで行えたことから、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、テーマ②位相反転プロセスの要因解明を中心に以下の手順で行う。
（１）全球渦無しモデルの解析：太平洋十年規模変動が海洋内部の物質循環に与える影響を評価するために、全球渦無しモデルの解析を引き続き実施する。海洋物質循環モデルの結果を用いて、1990年代半ば以降の海洋中の物質循環の収支解析を行い、3次元的描像を作成する。また、太平洋十年規模変動がインド洋に与える影響を評価する。インド洋の海洋構造や変動場の再現性を観測データと比較することにより評価するとともに、インド洋の長期変動を明らかにする。
（２）全球渦解像モデルの解析：全球渦解像モデルの長期積分結果を用いて1年目の渦無しモデルと同様の解析を行い、西部熱帯太平洋の複雑な海岸地形に伴うインドネシア通過流や中規模渦が熱帯太平洋やインド洋の海洋構造に及ぼす役割を定量的に評価する。
（３）大気海洋結合モデルの解析：熱帯太平洋とインド洋の相互作用を明らかにするために、大気海洋結合モデルの結果を解析する。とくに、熱帯太平洋とインド洋の相互作用のプロセスに着目する。シグナルの伝搬経路としては、(a)大気のテレコネクション（atmospheric control）と(b)インドネシア通過流の変動（oceanic control）が考えられる。(a)については、インド洋のSTCの長期変動に着目した解析を行い、インド洋の風の場との対応を調べる。(b)については、東部インド洋熱帯域の混合層に着目した解析を行い、混合層の変動とインド洋の風の場との位相関係を明らかにする。
上記の解析を通じて熱帯太平洋とインド洋の相互作用に関する仮説を提出し、それを検証するための感度実験を実施する。
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| Causes of Carryover |
計算結果を保存するためのディスク装置を他科研費課題と共同購入したことにより、同等の製品を安価で購入することができた。また、初年度に実施した全球渦無しモデルを用いた解析が当初の計画以上に進んだため、初年度は解析結果を速やかに論文としてまとめて国際学会誌に発表することを優先した。そのため、初年度に予定していた成果発表のための外国出張を取りやめ、次年度以降に実施することにした。それに伴い、成果発表用電子計算機一式の購入についても、次年度以降に実施することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に国際学会誌で発表した論文結果を国内外に広くアピールするため、学会発表を積極的に実施する。そのため、2015年6月に開催される国際測地学地球物理学連合（IUGG2015）や2016年2月に開催される米国地球物理学連合海洋科学会議（Ocean Sciences Meeting 2016）に出席し、成果発表を行う。また、成果発表用電子計算機一式を購入する予定である。
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