大西洋側北極海における近慣性内部重力波と乱流熱輸送：地球温暖化増幅の実態評価

• 研究課題/領域番号: 17KK0083
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 川口 悠介 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (00554114)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2021
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
• キーワード: 北極海 / 海氷変動 / 地球温暖化 / 熱収支 / 乱流混合 / 内部重力波 / 海氷減少 / 乱流 / 熱塩収支 / 海洋乱流 / 北極海中央海盆域 / MOSAiC / 山岳波 / 海氷変形率 / 渦相関法 / 乱流熱フラックス / 近慣性内部重力波

研究成果の概要

地球温暖化の北極海への影響を調査するべく、ドイツの砕氷船を用いた国際観測プロジェクト「MOSAiC」に参加し、計画通りの海氷・海洋の物理プロセスに関する現場調査を実施した。本プロジェクトでは、海水と熱の動きを高頻度に観測するシステムを用いて、海氷直下の熱輸送に関する正確な調査を行った。この調査から海氷が融解してできた低塩分な表層水が、海水が再び結氷するための重要な要素であることが実証された。低塩な解け水があることによって、海水の結氷点が通常の海水よりも高く（0℃に近い）なるため、わずかな冷却でも結氷可能となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

北極海で進行している海氷量の変動（主に減少）は、地球温暖化のグローバルな影響を示す上でもっとも象徴的な事象と言えます。今後の北極海の海氷変動を予測する上で、現場調査から得られる知見はもっとも重要な鍵となります。本研究では、ドイツの砕氷船（Polarstern号）を用いた国際的な観測プロジェクト「MOSAiC」に参加することで、海氷と海洋の間で起きる熱や運動量のやりとりに注目し、海氷変動の実態を明らかにするための現地調査を行いました。

研究成果

• [国際共同研究] Alfred Wegenar Institute(ドイツ) (2018)
• [雑誌論文] Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography (2022)
  • 著者名/発表者名: Rabe et al.
  • 雑誌名: Elementa Science Anthropocene 巻: 10(1) 号: 1 ページ: 1-62
  • DOI: 10.1525/elementa.2021.00062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atmosphere-sea ice-ocean interaction study in Saroma-ko Lagoon, Hokkaido, Japan 2021（北海道サロマ湖における大気–海氷–海洋相互作用研究について） (2022)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., P. Wongpan, T. Toyota, T. Tanikawa, Y. Kawaguchi, T. Ono, T. Ishino, M. Tozawa, T. P. Tamura, I. S. Yabe, E. Y. Son, F. Vivier, A. Lourenco, M. Lebrun, Y. Nosaka, T. Hirawake, A. OOKI, S. Aoki, B. Else, F. Fripiat, J. Inoue, and M. Vancoppenolle
  • 雑誌名: 氷河情報センター 巻: 40 号: 0 ページ: 1-17
  • DOI: 10.5331/bgr.21R02
  • ISSN: 1345-3807, 1884-8044
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cold Water Upwelling Near the Anadyr Strait: Observations and Simulations (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Yusuke、Nishioka Jun、Nishino Shigeto、Fujio Shinzou、Lee Keunjong、Fujiwara Amane、Yanagimoto Daigo、Mitsudera Humio、Yasuda Ichiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 125 号: 9 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1029/2020jc016238
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Saroma-ko Lagoon Observations for sea ice Physico-chemistry and Ecosystems 2019 (SLOPE2019)（サロマ湖における海氷の物理・化学・生物学研究） (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., P. Wongpan, T. Toyota, T. Tanikawa, Y. Kawaguchi, T. Ono, T. Ishino, M. Tozawa, T. P. Tamura, I. S. Yabe, E. Y. Son, F. Vivier, A. Lourenco, M. Lebrun, Y. Nosaka, T. Hirawake, A. OOKI, S. Aoki, B. Else, F. Fripiat, J. Inoue, and M. Vancoppenolle
  • 雑誌名: 氷河情報センター 巻: 38 号: 0 ページ: 1-12
  • DOI: 10.5331/bgr.19R02
  • NAID: 130007822743
  • ISSN: 1345-3807, 1884-8044
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influence of warm-core eddy on dissolved methane distribution in the southwestern Canada Basin during late summer/early fall 2015 (2019)
  • 著者名/発表者名: Bui, O. T. M., S. Kameyama, Y. Kawaguchi, S. Nishino
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 22 ページ: 100481-100481
  • DOI: 10.1016/j.polar.2019.100481
  • NAID: 130006198750
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Do strong winds impact water mass and nutrient and phytoplankton distributions in the ice-free Canada Basin in the fall?A Eulerian approach to detecting their temporal changes (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishino, S., Y. Kawaguchi, J. Inoue, M. Kawai, N. Harada, T. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Oceans 巻: 125 号: 1
  • DOI: 10.1029/2019jc015428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The warming of the Chukchi slope through the Barrow Canyon outflow in the 2016‐2017 winter (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., J. Onodera, M. Itoh, T. Kikuchi, S. Nishino, Y. Kawaguchi, E. Watanabe, and N. Harada
  • 雑誌名: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH - Oceans 巻: 124 号: 11 ページ: 7437-7456
  • DOI: 10.1029/2019jc015093
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Year-round observations of sea-ice drift and near-inertial internal waves in the Northwind Abyssal Plain, Arctic Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., M. Itoh, Y. Fukamachi, E. Moriya, J. Onodera, T. Kikuchi and N. Harada
  • 雑誌名: Polar Science 巻: in press ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.polar.2019.01.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biogeochemical anatomy of a cyclonic warm-core eddy in the Arctic Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishino, S., Kawaguchi, Y., Fujiwara, A., Shiozaki, T., Aoyama, M., Harada, N., & Kikuchi, T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 号: 20 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1029/2018gl079659
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Interfacial generation of internal waves & turbulence due to enhanced ice motion for deformed ice floe (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: European Geological Union
  • 国際学会
• [学会発表] 北極海、多年氷下境界層の物理過程に関する研究（MOSAiC観測の報告） (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: 日本海洋学会秋
• [学会発表] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in high-latitude Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: 極地研シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in central Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] An Innovative SVT Technology for the Near-Surface Salinity Observations and its Applications to Thermodynamics in Polar Oceans (2021)
  • 著者名/発表者名: Lunev E., Tolstosheev A., Motyzhev S., Kawaguchi Y., Bezgin A., Smolynitsky V.
  • 学会等名: DBCP-37 workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Interfacial generation of internal waves and turbulent heat flux due to enhanced inertial motion for deformed sea-ice floe: Preliminary results from MOSAiC expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawaguchi, Zoe Koeing, Mario Hoppman, Daiki Nomura, Jun Inoue, Benjamin Rabe
  • 学会等名: European Geological Union
  • 国際学会
• [学会発表] Ice-ridge internal waves and turbulent heat flux in ice-ocean boundary layer: Observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawaguchi
  • 学会等名: ISAR-6,
  • 国際学会
• [学会発表] Observational study of internal-wave-induced interior mixing in the Canada Basin Arctic Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Eun-yae Son
  • 学会等名: ISAR-6,
  • 国際学会
• [学会発表] Cold water upwelling and entrainment near the Anadyr Strait: Implications to the North Pacific-Arctic interaction (2020)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawaguchi
  • 学会等名: ISAR-6,
• [学会発表] Cold water upwelling and entrainment near the Anadyr Strait: Implications to the North Pacific Arctic Interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawaguchi
  • 学会等名: The tenth Symposium on Polar Science
• [学会発表] Year-round observations of sea-ice drift and near-inertial internal waves in the Northwind Abyssal Plain, Arctic Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kawaguchi
  • 学会等名: The tenth Symposium on Polar Science
• [学会発表] Year-round observations of sea-ice drift and near-inertial internal waves in the Northwind Abyssal Plain, Arctic Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: 川口 悠介
  • 学会等名: EGU
• [備考] Ocean at Risk 02「北極海の海氷融解」
  • URL: https://www.cole.p.u-tokyo.ac.jp/curriculum/1848