2014 Fiscal Year Research-status Report
北極海カナダ海盆域の亜表層水温極大と海氷変動に関するモデリング研究
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26800248
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
渡邉 英嗣 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 研究員 (50722550)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 北極海 / 高解像度モデル / 冬季風系場 / エクマン表層流 / 鉛直乱流混合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は，北極海全域を対象とした水平５ｋｍ格子の高解像度海氷海洋結合モデリングを実施し，カナダ海盆域の海洋熱輸送プロセスを明らかにすることを目的としている．初年度にあたる平成２６年度は，冬季の風系場が異なる２つの年の大気境界条件をそれぞれ与える季節変動実験のデータから，海洋循環変動に関する解析を行った．
その結果，２０１０年秋季から２０１１年春季にかけては，典型的なボーフォート高気圧に伴って，カナダ海盆南部において強い東風による鉛直乱流混合およびチャクチ陸棚域からのエクマン表層流が卓越することが示された．この状況下では，夏季の渦活動によってカナダ海盆域の亜表層に流入した陸棚起源の海洋熱がかなり早い段階で直上の海氷および大気場に放出されることが推察される．
一方，翌年の２０１１年秋季から２０１２年春季にかけては，シベリア大陸上から西部北極海にかけて高気圧が張り出す気圧パターンになっており，カナダ海盆域では北西風が卓越していた．この風に伴うエクマン表層流は海盆中央部からチャクチ陸棚北西部への向きとなり，低塩分な海盆水の拡がりによって密度成層は強化される．この状況下では，カナダ海盆亜表層の海洋熱が比較的長期に渡って保持されることになり，直上の海氷に対しては数ヵ月以上のタイムラグを持って影響を及ぼすことになる．
当該年度に実施した２つの実験は，冬季の物理環境に焦点を充てることと，計算機資源の節約の観点から，積分開始時期を１０月に設定した．従って，夏季の海洋渦による陸棚海盆間の熱輸送については，これらの実験では適切に表現されていない．今後，実験設定を見直すことで，目的達成に近づく予定である．
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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
本課題の開始前までは，夏季から秋季を対象とする実験および解析を行ってきたが，冬季から春季についても数値不安定を生じさせずに現実的な海洋循環場が表現できるように実験設定を見直すことができた．冬季の風系場が異なる２つの年で，エクマン輸送，鉛直乱流混合，密度成層に理論と矛盾しない違いが見られたことは，世界最高レベルの水平解像度で北極海モデリングを実施していく上で大きな前進と言える．
平成２６年度に得られた冬季物理環境に関する知見は，栄養塩の再分配などを介して，海洋生態系の変動とも密接な関係がある．周辺分野への波及効果も含めて，今後のモデリング研究の基盤をある程度整備することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた冬季物理環境に関する知見を踏まえて，夏季の蓄熱および渦活動も含めた海洋熱輸送の季節変動プロセスを，高解像度海氷海洋結合モデリングで引き続き明らかにしていく．これまで海氷下での亜表層水温極大は主にカナダ海盆内部で観測されていたが，海洋研究開発機構（JAMSTEC）が東シベリア海に隣接するチャクチ深海平原に設置した係留系からも春季海氷下での水温上昇が捉えられており，これについても同じフレームワークの中で解析を行っていく．
平成２７年度は地球シミュレータの更新（NEC SX9 → SX-ACE）と，JAMSTEC所内課題として申請した「北極域環境変動メカニズムの解明に向けた高解像度海氷海洋結合モデリング」の採択によって，利用できる計算機資源量が格段に増加した．これによって，これまで数ヵ月から最大１年の間で実施していた季節変動実験だけでなく，積分期間が複数年に渡る年々変動実験も現実的に実施可能になる．この状況を踏まえて，解析で明らかとなったプロセスの代表性を確認する意味でも，対象時期を徐々に増やしていく予定である．
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通り使用したが，為替変動などの影響により未使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
学会参加費，旅費，データ保存用のディスク購入に充てる．
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