東南極最大の融解域トッテン氷河/棚氷に着目した海洋数値モデル開発

• 研究課題/領域番号: 19K23447
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中山 佳洋 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (30840201)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 南大洋 / 南極 / 海面上昇 / 棚氷 / 融解

研究開始時の研究の概要

東南極に位置するトッテン氷河は、氷河流動が加速していることが指摘され、将来的に大きく海面上昇に寄与する可能性がある。氷河流動加速の主な原因は、トッテン棚氷下部への暖かい水塊（周極深層水）の流入による棚氷融解の加速である。本研究では、海洋/氷床観測データと海洋数値モデルを統合的に利用し、より現実に近く海洋を再現するという新たに確立されつつある手法を用いて、トッテン棚氷域の海洋数値モデルを開発する。

研究成果の概要

トッテン氷河は、近年氷厚が減少していることが知られている。継続的な棚氷厚の減少が続けば、氷河流動が加速し、海面上昇へ大きく寄与しうる。本研究では、海洋数値モデルMITgcmを用いて、東南極に位置するトッテン棚氷への温かい水塊(mCDW)の流入、トッテン棚氷からの氷河融解水の流出などに着目したモデル 開発を行った。トッテン棚氷の融解量の時間変動を人工衛星からの見積もりと整合的な結果を示したことが、非常に大きな成果である。融解量は、Antarctic Circumpolar Current (ACC)の変動によって強く影響を受けることを初めて示唆した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

南極沿岸域の中で、特に、観測データ、数値モデル研究ともに、ほとんど実施されてこなかった、東南極沿岸トッテン氷河/棚氷沖における棚氷下部へ向かった高温の水塊の流入メカニズムを新たに示唆した点が学術的に意義がある。これらの海域における棚氷融解のメカニズムはこれまで、あまりよくわかっておらず、南極沿岸流と高温の水塊の陸だな上への流入の強い関係性が見つかったことは、さらに全球的な大気や海洋循環との関係性を明らかにするステップとなる。さらに、全球モデルなど、より低解像度、長期間のシミュレーションである気候モデルにおける海洋循環や海水準といった全球環境将来予測スキルの発展に資する。

研究成果

• [国際共同研究] University of California Irvine/Jet Propulsion Laboratory/Scripps Institution of Oceanography(米国)
• [国際共同研究] Alfred Wegener Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] University of California Irvine/NASA Jet Propulsion Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Impact of West Antarctic ice shelf melting on Southern Ocean hydrography (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Yoshihiro, Timmermann Ralph, H. Hellmer Hartmut
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 14 号: 7 ページ: 2205-2216
  • DOI: 10.5194/tc-14-2205-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pathways of ocean heat towards Pine Island and Thwaites grounding lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y., Manucharyan M., Zhang H.., Dutrieux P., Torres H., Klein P., Seroussi H., Shodlok M., Rignot E., Menemenlis D.
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 9 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/s41598-019-53190-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The development of East Antarctic ocean simulation with a focus on the Totten Glacier (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakayama, Chad A Greene, Fernando S Paolo, Dustin Carroll, Dimitris Menemenlis, Hong Zhang, Tyler Pelle, Mathieu Morlighem, Vigan Mensah, Haruhiko Kashiwase, Daisuke Simizu, Jamin Stevens Greenbaum, Donald D Blankenship, Ayako Abe-Ouchi, Shigeru Aoki
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020, Online
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling Ice-shelf ocean interactions of West Antarctic and East Antarctic ice shelves (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakayama, Hong Zhang, Vigan Mensah, Shuntraro Hyogo, Shigeru Aoki
  • 学会等名: West Antarctic Ice Sheet (WAIS) workshop 2021, Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling Ice-shelf ocean interactions of West Antarctic and East Antarctic ice shelves (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakayama, Hong Zhang, Vigan Mensah, Shigeru Aoki, Dimitris Menemenlis
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020, Virtual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling Ice-shelf ocean interactions of West Antarctic and East Antarctic ice shelves (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakayama, Hong Zhang, Vigan Mensah, Shuntraro Hyogo, Shigeru Aoki
  • 学会等名: Forum for Research into Ice Shelf Processes (FRISP), Online
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of Circumpolar Deep Water intruding onto the Amundsen and Bellingshausen Sea continental shelves (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y., Menemenlis D., Shodlok M., Rignot E.
  • 学会等名: Japan Geophysical Union 2019
• [学会発表] Pathways of ocean heat towards Pine Island and Thwaites grounding lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, Y., Manucharyan G., Zhang H., Dutrieux P., Torres H. S., Klein P., Serrousi H., Shodlok M., Rignot E.
  • 学会等名: Forum for Research into Ice Shelf Processes 2019
  • 国際学会