栄養塩供給と湧昇から迫る新海洋区系：超・高解像度北太平洋物理・生物モデル解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: New Ocean Paradigm on Its Biogeochemistry, Ecosystem and Sustainable Use
• Project/Area Number: 15H01606
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 見延 庄士郎 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70219707)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: サブメソスケール現象 / 海洋中規模渦 / 栄養塩 / 生物生産 / 湧昇 / 鉛直混合 / 水平移流

Outline of Annual Research Achievements

1/30度格子間隔のサブメソ許容超高解像度モデルと1/10度格子間隔渦解像高解像度モデルとについて，観測データとの比較を行った．両モデルはともに，海洋大循環モデルの上にNPZDタイプの簡易生態系モデルをオンラインで結合させたものである．両モデルとも，北太平洋亜熱帯域で表層の栄養塩濃度およびクロロフィル量が低く，亜寒帯域では高いという観測に見られる全体的な構造は再現していた．観測データと比べて不十分な点は，まず，東岸湧昇域で栄養塩濃度およびクロロフィル量が湧昇に伴って大きくなっている観測の特徴を，両モデルとも過小評価をしていることである．また，亜熱帯域のクロロフィル量は，観測に比べて過大評価となっていた．これらの不十分な点はあるものの，全体的な構造はおおむね再現されていることから，両モデルを用いてサブメソ許容の効果を調べることは妥当であると判断した．さらにモデル間の比較を行い，生物生産の指標として用いる100 m付近の沈降粒子量が，超高解像度モデルの方が高解像度モデルよりも，亜寒帯で大きくなっていることを見出した．
また，簡易生態系モデルを結合させた1/10度海洋大循環モデルのデータに対して中規模渦追跡手法を用いて，黒潮続流域南側における中規模渦の生態系への影響の評価を行った．その結果，検証した期間中半分の期間において，領域内の栄養塩の5割程度が中規模渦に伴い存在していることが明らかとなった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

得られた結果は，本研究で使用する1/30度超高解像度モデルにおいて，サブメソスケール現象が生物生産に大きな影響を与えること，および1/10度高解像度モデルにおいて，黒潮からの切離渦が亜熱帯の生物生産に重要な役割を果たすことが強く示唆された．これらの結果は，当初計画での予想を裏付けるものであり，本計画はおおむね順調に進展していると判断する．

Strategy for Future Research Activity

昨年度の研究によって，モデル計算結果の空間構造は観測とおおむね一致し，またサブメソスケール許容の超高解像度1/30度モデルと渦解像の高解像度1/10度モデルでは，生物生産に有意な差が生じることが明らかとなった．これらの結果を踏まえ，今年度はこれらの数値モデルを用いて，より高度な解析を実行する．まず，超高解像度と高解像度モデル結果の違いについて詳細な記述を行う．また，両者に生物生産の違いが生じる理由を明らかにするために，超高解像度1/30度モデルの日平均データを用いて，湧昇および混合に着目した解析を行う．ただし1/30度という超高解像度での日平均３次元データは非常に膨大であるので，北太平洋に４つの解析領域を設定し，それぞれの領域で詳しい解析を行う．さらに1/10度モデルのデータに対して中規模渦追跡手法を用いて，黒潮続流域における中規模渦による栄養塩輸送量の定量的な見積もりを行う．なお，当初の申請書には無かったが，本領域に参加し領域研究者との議論等を通じて，近年の日本周辺海域の海水温上昇についての研究でも，本領域に有意義な貢献ができると考えるにいたった．そこでこの研究についても取り組む予定である．

Research Products

• [Int'l Joint Research] 米国海洋大気庁/ハワイ大学/ウィスコンシン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: 米国海洋大気庁/ハワイ大学/ウィスコンシン大学
  • # of Other Institutions: 6
• [Int'l Joint Research] Pacific Biological Station/Salmoforsk International(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: Pacific Biological Station/Salmoforsk International
• [Int'l Joint Research] 太平洋水産科学研究所(ロシア連邦)
  • Country Name: RUSSIA FEDERATION
  • Counterpart Institution: 太平洋水産科学研究所
• [Journal Article] The atmospheric frontal response to SST perturbations in the Gulf Stream region (2016)
  • Author(s): Rhys Parfitt, Arnaud Czaja, Shoshiro Minobe, Akira Kuwano-Yoshida
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 43 Pages: 2299-2306
  • DOI: 10.1002/2016GL067723
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Pacific Decadal Oscillation, Revisited (2016)
  • Author(s): Matthew Newman, Michael A. Alexander, Toby R. Ault, Kim M. Cobb, Clara Deser, Emanuele Di Lorenzo, Nathan J. Mantua, Arthur J. Miller, Shoshiro Minobe, Hisashi Nakamura, Niklas Schneider, Daniel J. Vimont, Adam S. Phillips, James D. Scott2, and Catherine A. Smith
  • Journal Title: Journal of Climate Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0508.1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 海洋の地球温暖化問題に関する海洋物理と海洋化学・海洋生物学の連携の種：CMIPを中心として (2016)
  • Author(s): 見延庄士郎・寺田美緒・劉昭君・佐々木克徳
  • Organizer: 日本海洋学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-03-17
• [Presentation] The Pacific Decadal Oscillation, revisited (2016)
  • Author(s): Matthew Newman, Arthur Miller, Michael Alexander, Toby Ault, Kim Cobb, Clara Deser, Emanuele Di Lorenzo, Nathan Mantua, Shoshiro Minobe, Hisashi Nakamura, Niklas Schneider, Daniel Vimont, Adam Phillips, Catherine Smith, James Scott
  • Organizer: 2016 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: ニューオリンズ（米国）
  • Year and Date: 2016-02-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The influence of the gulf stream on European wintertime blocking: impacts and mechanism (2016)
  • Author(s): Shoshiro Minobe, Christopher H. O'Reilly, Akira Kuwano-Yoshida
  • Organizer: 2016 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: ニューオリンズ（米国）
  • Year and Date: 2016-02-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Climate Dynamics Panel and mid-latitude ocean’s influence on the atmosphere (2016)
  • Author(s): Shoshiro Minobe
  • Organizer: CLIVAR/JAMSTEC Workshop on the Kuroshio Current and Extension System: Theory, Observations, and Ocean Climate Modelling
  • Place of Presentation: 海洋研究開発機構（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-01-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SST habitat and food change projections for Pacific salmon (Oncorhynchus spp.) in the North Pacific and adjacent seas based on CMIP5 climate models (2015)
  • Author(s): Shoshiro Minobe, Hiromichi Ueno, James R. Irvine, Alexander V. Zavolokin, Katherine W. Myers, Mio Terada, Mitsuho Oe and Skip McKinnell
  • Organizer: Developing new ocean provinces on their biogeochemistry and ecosystems
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-12-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A01 栄養塩供給と湧昇から迫る新海洋区系：超・高解像度北太平洋物理生物モデル解析 (2015)
  • Author(s): 見延庄士郎・佐々木克徳・Hanna Na・畑嶋良亮・寺田美緒
  • Organizer: 新学術領域研究「新海洋像：その機能と持続的利用」領域全体集会：平成27年度成果報告
  • Place of Presentation: KKRホテル熱海会議場(静岡県・熱海市）KKRホテル熱海会議場(静岡県・熱海市）
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] SST habitat and food change projections for Pacific salmon (Oncorhynchus spp.) in the North Pacific and adjacent seas based on CMIP5 climate models (2015)
  • Author(s): Shoshiro Minobe, Hiromichi Ueno, James R. Irvine, Alexander V. Zavolokin, Katherine W. Myers, Mio Terada, Mitsuho Oe and Skip McKinnell
  • Organizer: PICES 2015 “Change and sustanability of the North Pacific”
  • Place of Presentation: 青島(中国）
  • Year and Date: 2015-10-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] How important will submeso-scale phenomena become? (2015)
  • Author(s): Shoshiro Minobe
  • Organizer: Submesoscale Oceanography -Prospect for a new world -
  • Place of Presentation: 愛媛大学（松山市・愛媛県）
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Influence of sub-mesoscale phenomena on biological production over the North Pacific : Analysis of high-resolution coupled OGCM-marine ecosystem models (2015)
  • Author(s): Ryosuke Hatashima, Shoshiro Minobe, Yoshikazu Sasai, Hideharu Sasaki
  • Organizer: Submesoscale Oceanography -Prospect for a new world -
  • Place of Presentation: 愛媛大学（松山市・愛媛県）
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamical downscaling of future sea-level change in the western North Pacific using ROMS (2015)
  • Author(s): Zhaojun Liu, Shoshiro Minobe, Yoshi N. Sasaki, Mio Terada
  • Organizer: 12th Asia Oceania Geosciency Society annual meeting
  • Place of Presentation: シンガポール （シンガポール）
  • Year and Date: 2015-08-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Pacific decadal oscillation, revisited (2015)
  • Author(s): M. Newman, M. Alexander, T. Ault, K. Cobb, C. Deser, E. DiLorenzo, N. Mantua, A. Miller, S. Minobe, H. Nakamura, N. Schneider, D. Vimont
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly 2015
  • Place of Presentation: プラハ（チェコ）
  • Year and Date: 2015-06-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Habitat change projections for Pacific salmon (Oncorhynchus spp.) in the North Pacific and adjacent seas based on CMIP5 climate models (2015)
  • Author(s): Shoshiro Minobe, James R. Irvine, Alexander V. Zavolokin, Shigehiko Urawa, Hiromichi Ueno, Elizabeth A. Logerwell, Katherine W. Myers, and Mio Terada
  • Organizer: International Symposium on “Pacific Salmon and Steelhead production in a changing climate: Past, presenta and future”
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-05-17
  • Int'l Joint Research / Invited