| Project Area | Mid-latitude ocean-atmosphere interaction hotspots under the changing climate |
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| Project/Area Number |
19H05701
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
野中 正見 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), グループリーダー (90358771)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三寺 史夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943)
東塚 知己 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40376538)
笹井 義一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (40419130)
佐々木 英治 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員 (50359220)
碓氷 典久 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (50370333)
小守 信正 慶應義塾大学, 自然科学研究教育センター(日吉), 研究員 (80359223)
田口 文明 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (80435841)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥99,840,000 (Direct Cost: ¥76,800,000、Indirect Cost: ¥23,040,000)
Fiscal Year 2022: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2021: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥21,840,000 (Direct Cost: ¥16,800,000、Indirect Cost: ¥5,040,000)
Fiscal Year 2019: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
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| Keywords | 海洋前線帯 / 黒潮 / 大気海洋相互作用 / 経年変動 / 予測可能性 / 大気海洋結合 / 黒潮・黒潮続流 / 海洋渦・海洋前線帯 |
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| Outline of Research at the Start |
海洋前線帯とそれに伴う海洋渦の理解を更に進めるため、1.黒潮・親潮合流域やその下流域における表層湧昇及び海洋前線帯の形成機構、2.海洋渦やサブメソスケールの微細現象の形成過程、3.微細現象を含む海洋前線帯の変動に対する、生物生産や水塊、物質循環の応答、4.黒潮、黒潮続流、親潮等やそれらに伴う海洋渦活動の経年変動の予測可能性と変動機構、5.黒潮・親潮続流等の海洋前線変動への大気循環応答と、それがさらに再強制する大気海洋海氷結合系変動が十年規模変動、及びその予測可能性に果たす役割、6.海洋塩分の時空間分布に対する大気海洋相互作用に伴う降水の役割、以上の6サブテーマを緊密に連携して推進する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本東方において亜熱帯循環域と亜寒帯循環域の間に存在する準定常ジェットの季節変動の詳細を解析し、夏季から秋季の流速強化と、その季節変動が黒潮続流が高緯度側に存在する時期の方が大きいことが明らかとなった。
黒潮と親潮の合流する海域における海面塩分の詳細な解析から、この海域では黒潮続流の流路が不安定な年に高温・高塩分化することが示された。この海域の北側では高い海面塩分が鉛直混合を促進して水温低下を、南側では逆に表層下の高塩分偏差が鉛直混合を抑制して水温上昇をもたらすことが示された。
水平解像度1/30度の高解像度北太平洋海洋モデルの過去再現実験から、北太平洋の東部亜熱帯域ではエルニーニョ現象が生じた年に冬季のサブメソスケール現象の活動度が高くなる傾向が示され、更に冬季のサブメソスケールと春季のメソスケールのエネルギーの高相関からエネルギーの逆遷移によるメソスケールへの影響が示唆された。
同様に1/30度の高解像度北太平洋海洋モデルの出力と高解像度海洋現場観測との比較から、黒潮続流南側の躍層下部で観測された高酸素かつ低塩分の微細構造が海洋モデル中で再現されていることが確認された。モデル出力を用いた解析から、この微細構造が黒潮続流北方から黒潮続流を横切って移流されることが示唆された。このようなショートカットルートは低塩分と高い溶存酸素の説明を可能にする。更にモデルの中でのこのような低塩分水は黒潮続流145E付近に存在頻度の極大を持つことが示された。
また、2011年9月に日本南岸で生じた異常潮位のメカニズムを詳しく調べ、黒潮の流路変動によって房総半島南端で沿岸捕捉波が励起され、日本南岸を西に伝播し、日本海沿岸にかけて分布することを示した。これは黒潮による沿岸捕捉波を初めて同定した結果であるとともに、日本沿岸の水位と黒潮や黒潮続流の関係を理解する重要なメカニズムとなりうる。
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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
以下に記述するように、研究計画に沿って順調に研究を推進し、成果を創出している。黒潮続流域と親潮との混合水域とその北方の準定常ジェットの経年変動の性質を詳しく解析し、黒潮続流の北偏が黒潮起源の海水の北方への移流の季節変動を強化するとともに、黒潮続流の流路の不安定が高温・高塩分の海水の北上を促し、表層の鉛直混合にも影響を及ぼすことを明らかにした。
北太平洋1/30度モデルにより東部亜熱帯で冬季に活発なサブメソスケール現象の経年規模変動が、エルニーニョ現象と同期する傾向があることが示された。また、高解像度現場観測との比較から、黒潮続流の北側、東北地方の東方沖の海域から黒潮続流の南側へ黒潮続流を横切って水塊が移流される経路の存在が示された。これは現場観測と高解像度数値モデル研究の連携が、観測事実を大きな視野で解釈することを可能にさせた好例である。
日本南岸の黒潮の変動に伴う沿岸捕捉波を初めて同定し、日本沿岸水位と黒潮・黒潮続流の関係を理解する上で重要なメカニズムを示した。日本南岸から日本海沿岸へ及ぶ影響が見られており、黒潮変動と日本海変動の関係性が示唆される。一方で、日本海における海面水温の長期トレンドには十年規模変動が重なり、特に秋季に長期的な水温上昇傾向が大きくなることも示された。日本海の水温分布とその直上の気候との関係は領域全体としても重要な研究テーマであり、これらの成果は、日本海の「気候系のhotspot」の理解を進める上でも重要になると思われる。今後、領域内での関連研究との連携を深めて行く必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
黒潮や黒潮続流等の強い海流やそれに伴う100㎞規模の海洋中規模渦の活動度の予測研究を念頭に、その予測の初期値ともなる準全球の渦解像海洋データ同化システムを開発し、1993年以降の海洋再解析データの構築を進める。また、黒潮続流北側で同定された海面水温と海面塩分の共変動について、全球規模でそのような変動が見られるかを調査する。
水平解像度0.1度の海洋数値モデルに海洋生態系モデルを導入した出力を用い、黒潮続流域の流路の安定性と低次海洋生態系の変動の関係性の解明を進める。また、導入する海洋生態系モデルにおける植物プランクトンの成長モデルを変更することで生物生産に対する光と栄養塩の役割の解析を進める。
中緯度域の海洋から大気への影響に関連して、内海や大きな湖の存在が大気に及ぼす影響に関しても大気モデルを用いた調査を進める。この際、海陸のコントラストが大気へ与える影響と海水（湖水）の水温変動が大気へ与える影響を切り分けることが可能となるような実験を設計、実施する。
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