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南極海沿岸域のデータ同化プロダクト開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K13989
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
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) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード南大洋 / 南極 / 海面上昇 / 棚氷 / データ同化 / 数値シミュレーション
研究開始時の研究の概要

海水準変動予測で、最も不確かな要素が南極氷床である。南極沿岸域の海がの変動をコントロールすることがわかり、その理解が急務である。世界最先端の研究は、観測データは数が不十分で、モデルは過去の観測データの再現性が乏しいために、大きく前進できていない。研究代表者らは、棚氷融解が卓越しているアムンゼン海、トッテン氷河/棚氷沖の海洋領域モデルを開発してきた。モデルを安価/高速に駆動できるよう、研究的に重要で、観測データが南極沿岸域の中では多く存在する狭い領域に注目し、(a)綿密な観測とモデルの比較、(b)膨大な数の感度実験を可能にし、同化がうまくできていない理由を特定し、同化プロダクトを開発する。

研究成果の概要

西南極モデルについては、アジョイントデータ同化を実施できた。平均場について高い観測との一致が見られ、手法の有用性を示した。しかし、経年変動の再現性が大きく改善されず、さらなる原因解明を実施した。高解像度化、感度実験を実施し、氷河融解水の影響や、海洋と海底の相互作用についての研究を実施した。東南極モデルについては、生態系モデルを組み込み、グリーン関数法同化を実施中で、論文の準備を進めている。本研究では、同化、高解像度モデル、観測データを組み合わせ、両領域の研究を実施した。ハイインパクトジャーナルを含む14本の論文が掲載され、内容的にも分野に一石を投じる新たなプロセスの発見に繋がった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

南極沿岸域の中で、最も南極の氷損失が卓越するアムンゼン海、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/棚氷沖ににおける研究を行った。棚氷融解を駆動する大気/海洋プロセスについて、新しい見方を示した研究も多く、学術的に意義があるものとなった。これらの知見は、全球モデルなどのより低解像度開発やそのためのパラメタリゼーション開発に役立てられる。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。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 12件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件)

  • [国際共同研究] University of California Irvine/Dartmouth College/Scripps institute of oceanography(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Korean Polar Research Institute/Seoul National University,(韓国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California Irvine/Dartmouth College/Scripps institute of oceanography(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of East Anglia/University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Tsinghua University/Sun Yat-sen University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California Irvine/NASA Jet Propulsion Laboratory/Dartmouth College(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Tsinghua University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Submesoscale Variability and Basal Melting in Ice Shelf Cavities of the Amundsen Sea2024

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Kalyan、Manucharyan Georgy E.、Nakayama Yoshihiro
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 51 号: 3

    • DOI

      10.1029/2023gl107029

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling Ocean Circulation and Ice Shelf Melt in the Bellingshausen Sea2024

    • 著者名/発表者名
      Hyogo Shuntaro, Nakayama Yoshihiro, Mensah Vigan
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      巻: 129 号: 3

    • DOI

      10.1029/2022jc019275

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How Can Helicopters Help Us Determine the Health of Antarctica’s Oceans?2024

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Wongpan Pat、Greenbaum Jamin S.、Yamazaki Kaihe、Aoki Shigeru
    • 雑誌名

      Frontiers for Young Minds

      巻: 12 ページ: 1080545-1080545

    • DOI

      10.3389/frym.2024.1080545

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Amundsen Sea Circulation Controls Bottom Upwelling and Antarctic Pine Island and Thwaites Ice Shelf Melting2024

    • 著者名/発表者名
      Taewook Park、Nakayama Yoshihiro、Nam SungHyun
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On-shelf circulation of warm water toward the Totten Ice Shelf in East Antarctica2023

    • 著者名/発表者名
      Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kusahara Kazuya、Fujii Masakazu、Yamazaki Kaihe、Nakayama Yoshihiro、Ono Kazuya、Itaki Takuya、Aoyama Yuichi、Simizu Daisuke、Mizobata Kohei、Ohshima Kay I.、Nogi Yoshifumi、Rintoul Stephen R.、van Wijk Esmee、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Saito Koji、Aoki Shigeru
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 4955-4955

    • DOI

      10.1038/s41467-023-39764-z

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Helicopter‐Based Ocean Observations Capture Broad Ocean Heat Intrusions Toward the Totten Ice Shelf2023

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Wongpan Pat、Greenbaum Jamin S.、Yamazaki Kaihe、Noguchi Tomohide、Simizu Daisuke、Kashiwase Haruhiko、Blankenship Donald D.、Tamura Takeshi、Aoki Shigeru
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 号: 17

    • DOI

      10.1029/2022gl097864

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ice‐Front Retreat Controls on Ocean Dynamics Under Larsen C Ice Shelf, Antarctica2023

    • 著者名/発表者名
      Poinelli M.、Nakayama Y.、Larour E.、Vizcaino M.、Riva R.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 号: 18

    • DOI

      10.1029/2023gl104588

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Volume-Conserved Approach to Estimating Sea-Ice Production in Antarctic Polynyas2023

    • 著者名/発表者名
      Lin Yichen, Yang Qinghua, Shi Qing, Nakayama Yoshihiro, Chen Dake
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 号: 4

    • DOI

      10.1029/2022gl101859

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What Determines the Shape of a Pine-Island-Like Ice Shelf?2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro, Hirata Toshiki, Goldberg Daniel
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 22

    • DOI

      10.1029/2022gl101272

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Interannual meltwater variability beneath Thwaites Ice Shelf, West Antarctica, driven by atmospheric forcing2022

    • 著者名/発表者名
      Dotto Tiago S., Heywood Karen J., Hall Rob A., Scambos Ted A., Zheng Yixi, Nakayama Yoshihiro, Hyogo Shuntaro, Snow Tasha, Wahlin Anna K, Wild Christian, Truffer Martin, Muto Atsushi, Pettit Erin
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 7840-7840

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35499-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of adjoint-based ocean state estimation for the Amundsen and Bellingshausen seas and ice shelf cavities using MITgcm-ECCO (66j)2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Menemenlis Dimitris、Wang Ou、Zhang Hong、Fenty Ian、Nguyen An T.
    • 雑誌名

      Geoscientific Model Development

      巻: 14 号: 8 ページ: 4909-4924

    • DOI

      10.5194/gmd-14-4909-2021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multidecadal poleward shift of the Southern Boundary of the Antarctic Circumpolar Current off East Antarctica2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki, K., S. Aoki, K. Katsumata, D. Hirano, Y. Nakayama
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 24

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf8755

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dense water downslope flow and AABW production in a numerical model: Sensitivity to horizontal and vertical resolution in the region off Cape Darnley polynya2021

    • 著者名/発表者名
      Mensah Vigan、Nakayama Yoshihiro、Fujii Masakazu、Nogi Yoshifumi、Ohshima Kay I.
    • 雑誌名

      Ocean Modelling

      巻: 165 ページ: 101843-101843

    • DOI

      10.1016/j.ocemod.2021.101843

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antarctic Slope Current Modulates Ocean Heat Intrusions Towards Totten Glacier2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Greene Chad A.、Paolo Fernando S.、Mensah Vigan、Zhang Hong、Kashiwase Haruhiko、Simizu Daisuke、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Abe‐Ouchi Ayako、Aoki Shigeru
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 48 号: 17 ページ: 101843-101843

    • DOI

      10.1029/2021gl094149

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of Subglacial Freshwater Discharge on Pine Island Ice Shelf2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Cai Cilan、Seroussi Helene
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 48 号: 18

    • DOI

      10.1029/2021gl093923

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Understanding the Southern Ocean through model-data synthesis2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama, Alena Malyarenko, Taewook Park, Tsubasa Yasui, Hong Zhang, Dimitris Menemenlis
    • 学会等名
      Ocean Science Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding southern ocean through model-data synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Helicopter-based ocean observations capture broad ocean heat intrusions towards the Totten Ice Shelf2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama
    • 学会等名
      Forum for Research into Ice Shelf Processes (FRISP)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization and evaluation of a high-resolution, regional, East-Antarctic ocean biogeochemistry model with novel in-situ physical and biogeochemical observations2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama, Dustin Carroll, Pat Wongpan, Ryosuke Makabe, Shintaro Takao, Hong Zhang, Dimitris Menemenlis
    • 学会等名
      The 28th IUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the Southern Ocean through model-data synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama
    • 学会等名
      SOOS Symposium 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 観測モデル融合研究から理解する南大洋/南極沿岸域2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama
    • 学会等名
      日本海洋学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Optimization and evaluation of a high-resolution, regional, East-Antarctic ocean biogeochemistry model with novel in-situ physical and biogeochemical observations2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakayama, Dustin Carroll, Pat Wongpan, Ryosuke Makabe, Shintaro Takao, Hong Zhang, Dimitris Menemenlis
    • 学会等名
      Ocean Science Meeting 2022, Online
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] What determines the ice shelf shape?2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro, Hirata Toshiki, Goldberg Daniel
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the Southern Ocean through model-data synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro
    • 学会等名
      日本海洋学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Helicopter-based ocean observations capture broad ocean heat intrusions towards the Totten2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro, Greenbaum Jamin S., Wongpan Pat, Yamazaki Kaihei, Noguchi Tomohide, Simizu Daisuke, Kashiwase Haruhiko, Blankenship Donald D., Tamura Takeshi, Aoki Shigeru
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antarctic Slope Current controls warm ocean intrusions towards Totten Glacier2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Greene Chad A.、Paolo Fernando S.、Mensah Vigan、Zhang Hong、Kashiwase Haruhiko、Simizu Daisuke、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Abe‐Ouchi Ayako、Aoki Shigeru
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2021, Online
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The development of East Antarctic ocean simulation with a focus on the Totten Glacier2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro、Greene Chad A.、Paolo Fernando S.、Mensah Vigan、Zhang Hong、Kashiwase Haruhiko、Simizu Daisuke、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Abe‐Ouchi Ayako、Aoki Shigeru
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021, Online
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 観測データの再現性の高い数値モデルの開発と 海洋-棚氷相互作用の研究2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yoshihiro
    • 学会等名
      日本海洋学会2021年度秋季大会, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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