大規模観測データの統合による太平洋循環の実態把握とメカニズムの解明

• 研究領域: 海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明
• 研究課題/領域番号: 15H05819
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 増田 周平 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), センター長 (30358767)
• 研究分担者: 長船 哲史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 研究員 (50638723)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 75,140千円 (直接経費: 57,800千円、間接経費: 17,340千円); 2019年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2018年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2017年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2016年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2015年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)
• キーワード: 海洋観測 / データ同化 / 鉛直混合 / 深層循環 / 海洋鉄 / 海洋 / 気候変動 / マルチフラクタル / 海洋物理・陸水学 / 海洋科学 / 海洋生態学 / 船舶観測 / 海洋生態 / 海洋循環

研究成果の概要

大規模観測として海洋地球研究船「みらい」にて期間中４回の航海を実施し、乱流観測を標準観測項目として導入することで高精度データを獲得した。それらデータを含め、本新学術領域研究全体で得られたデータを活用したデータ統合研究では、国際的にも例がない海洋の乱流散逸率εのデータ統合を完遂した。近年の統計学の知見をフルに生かした乱流散逸率観測データの性質の解釈を整理し、データ同化への応用法を確立している。統合したデータセットでは、全球規模の深層昇温という他のシステムでは再現できていない深層海洋環境変動の精緻な再現に成功した。加えて他研究計画班との連携で、海洋鉄の3次元分布再現という成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋乱流データの性質を統計的に再検証する際に、一つのプロファイルから多くの独立情報を取得し、統計的性質を抽出する方法を認識できた点で、他の変量のデータ同化にも活用できる概念であり、今後の海洋データ同化、観測データの力学補間によるマッピングを飛躍的に効率化する可能性がある。
深層昇温を今までにないレベルで再現出来たことは、温暖化に伴う地球全体でのエネルギーバジェットの精緻化に向けた重要な一歩である。IPCC報告などでの地球システムにおける深層の役割を解明するためのユニークな貢献が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Ocean state estimations for synthesis of ocean-mixing observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Masuda Shuhei、Osafune Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: - 号: 3 ページ: 359-366
  • DOI: 10.1007/s10872-020-00587-x
  • NAID: 40022579287
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] The use of tidally induced vertical-mixing schemes in simulating the Pacific deep-ocean state (2021)
  • 著者名/発表者名: Osafune Satoshi、Sugiura Nozomi、Doi Toshimasa、Hemmi Tadashi、Masuda Shuhei
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: - 号: 3 ページ: 367-382
  • DOI: 10.1007/s10872-021-00591-9
  • NAID: 40022579289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimating the population mean for a vertical profile of energy dissipation rate (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugiura Nozomi、Kouketsu Shinya、Masuda Shuhei、Osafune Satoshi、Yasuda Ichiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-020-77414-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamical Ocean Response Controlling the Eastward Movement of a Heat Content Anomaly Caused by the 18.6‐Year Modulation of Localized Tidally Induced Mixing (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Osafune, S. Kouketsu, S. Masuda, N. Sugiura
  • 雑誌名: JGR -Oceans 巻: 125 号: 2
  • DOI: 10.1029/2019jc015513
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deep-float salinity data synthesis for deep ocean state estimation: method and impact (2018)
  • 著者名/発表者名: Masuda Shuhei、Osafune Satoshi、Hemmi Tadashi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 5 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0247-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 潮汐18.6年振動に伴う鉛直混合変動と海洋20年変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長船 哲史、田中 祐希
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 27 号: 1 ページ: 19-30
  • DOI: 10.5928/kaiyou.27.1_19
  • NAID: 130006489382
  • ISSN: 0916-8362, 2186-3105
  • 査読あり
• [雑誌論文] 太平洋数十年規模気候変動と海洋潮汐18.6年周期変動との関連性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 建部 洋晶、長船 哲史
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 27 号: 1 ページ: 3-18
  • DOI: 10.5928/kaiyou.27.1_3
  • NAID: 130006489381
  • ISSN: 0916-8362, 2186-3105
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Onsager-Machlup functional for data assimilation (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugiura Nozomi
  • 雑誌名: Nonlinear Processes in Geophysics 巻: 24 号: 4 ページ: 701-712
  • DOI: 10.5194/npg-24-701-2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wind-induced mixing in the North Pacific (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue, R., M. Watanabe, S. Osafune
  • 雑誌名: Journal of Physical Oceanography 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1587-1603
  • DOI: 10.1175/jpo-d-16-0218.1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 全球規模の海洋環境再現の精緻化と鉛直混合に関する研究─鉛直混合観測データの統合にむけて─ (2017)
  • 著者名/発表者名: 増田 周平
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 26 ページ: 209-215
  • NAID: 130007482154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eastward salinity anomaly propagation in the intermediate layer of the North Pacific (2017)
  • 著者名/発表者名: Kouketsu, S., Osafune, S., Kumamoto, Y., and Uchida, H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research:Oceans 巻: 122 号: 2 ページ: 2017-2033
  • DOI: 10.1002/2016jc012118
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-decadal change in the dissolved inorganic carbon in a long-term ocean state estimation (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshimasa Doi, Satoshi Osafune, Nozomi Sugiura, Shinya Kouketsu, Akihiko Murata, Shuhei Masuda, and Takahiro Toyoda
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: ７ 号: 4 ページ: 1885-1990
  • DOI: 10.1002/2015ms000462
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Ocean State Estimation with Turbulence Observation Data (2020)
  • 著者名/発表者名: S.Masuda, S. Osafune, N. Sugiura, T. Doi, and T. Hemmi
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Bottom water warming in the Pacific Ocean in an ocean state estimation using tidally (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi and Tadashi Hemmi
  • 学会等名: Ocean Science Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Oceanic iron distribution of the global ocean estimated by data assimilation approach (2020)
  • 著者名/発表者名: Toshimasa Doi , Satoshi Osafune , Shuhei Masuda , Hajime Obata , Kazuhiro Misumi , Jun
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Ocean State Estimation by Using Ocean Mixing Observations (2020)
  • 著者名/発表者名: S.Masuda, S. Osafune
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Global ocean state estimation with new float observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Masuda, Satoshi Osafune,Tadashi Hemmi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合（JpGU）2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Assessment of the effectiveness of the global ocean state estimation using (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合（JpGU）2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating energy input rate from vertical profiles of energy dissipation rate (2019)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Sugiura
  • 学会等名: 3rd International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate
  • 国際学会
• [学会発表] A data synthesis experiment using tide-induced mixing parameterizations (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: 3rdInternational Symposium“Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate
  • 国際学会
• [学会発表] A global ocean state estimation using tidal mixing parameterizations and observed turbulent mixing data (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Data Assimilation (ISDA2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Deep ocean state estimation with new float data (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Masuda, Satoshi Osafune, Tadashi Hemmi, Shigeki Hosoda, Toshio Suga
  • 学会等名: The Sixth Argo Science Workshop (ASW-6) “The Argo Program in 2020 and beyond:
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Decadal-scale temperature variability in the subarctic-subtropical gyre boundary region in the North Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune
  • 学会等名: Understanding Changes in Transitional Areas of the Pacific
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Long-term sea level changes in an ocean state estimation of ESTOC (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Masuda, Satoshi Osafune, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: AOGS 15th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-decadal changes in dissolved inorganic substances in the Estimated Ocean State for Climate Research (ESTOC) which integrated BGC Argo data (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshimasa Doi, Satoshi Osafune, Shuhei Masuda and Nozomi Sugiura
  • 学会等名: The Sixth Argo Science Workshop (ASW-6) “The Argo Program in 2020 and beyond: Challenges and opportunities”
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical study on impacts of the 18.6-year modulation of tide-induced mixing on biogeochemical variables based on ESTOC (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Toshimasa Doi, Shinya Kouketsu, Tadashi Hemmi, Shuhei Masuda
  • 学会等名: PICES annual meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Ocean state estimation by using observed mixing data (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: 2nd International Symposium "Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem"
  • 国際学会
• [学会発表] Representation of multi-decadal changes in dissolved inorganic substances in the (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshimasa Doi, Satoshi Osafune, Shuhei Masuda and Nozomi Sugiura
  • 学会等名: Understanding Changes in Transitional Areas of the Pacific
  • 国際学会
• [学会発表] A global ocean state estimation using tidal mixing parameterizations (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune, Shuhei Masuda, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi, Tadashi Hemmi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 潮汐18.6年振動により生じる水温偏差東進と移流モードロスビー波 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長船 哲史
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所附属国際沿岸海洋研究センター共同利用研究集会「北太平洋を中心とした中高緯度における海洋変動」
• [学会発表] 大規模観測データの統合による太平洋循環の実態把握とメカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 増田 周平
  • 学会等名: 日本海洋学会 2018年度秋季大会シンポジウム3 新学術領域「海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明」
• [学会発表] Possible oceanic signals of the 18.6-year period modulation of tide-induced vertical (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 四次元変分法海洋環境再現データセットESTOCでみる北太平洋十年規模変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長船 哲史
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所国際沿岸海洋研究センター研究集会（大槌シンポジウム）「北太平洋を中心とした中高緯度における海洋変動」
• [学会発表] Influence of the Deep NINJA float data on a deep ocean state estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuhei MASUDA, Satoshi Osafune, Tadashi Hemmi, Nozomi Sugiura, Toshimasa Doi
  • 学会等名: GODAEOceanView Joint DA-TT/OSEval-TT meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 潮汐エネルギー分布を考慮した準全球長期海洋環境再現実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長船哲史、増田周平、杉浦望実、土居知将
  • 学会等名: 日本海洋学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-12
• [学会発表] Ocean heat content and sea level changes from an improved ocean state estimation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda, S., S. Osafune, N. Sugiura, T. Doi
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2016
  • 発表場所: 北京、中国
  • 年月日: 2016-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] 気候変動研究の為の長期全球海洋環境再現データセットESTOCの現状と今後の展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長船哲史、増田周平、杉浦望実、土居知将
  • 学会等名: 日本海洋学会2016年度春季大会
  • 発表場所: 東京大学、東京都文京区
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] The 18.6 year modulation of localized tidal mixing as a possible cause of bidecadal variability in the North Pacific (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Osafune
  • 学会等名: Ecosystem Studies of Sub-Arctic Seas (ESSAS)
  • 発表場所: 横浜ワールドポーターズ、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 気候変動研究のための四次元変分法海洋環境再現データセット
  • URL: http://www.godac.jamstec.go.jp/estoc/j/