時系列観測による北極海の海洋温暖化の実態解明

• 研究課題/領域番号: 22K03728
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17020:大気水圏科学関連
• 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: 伊東 素代 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 副主任研究員 (60373453)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 北極海 / 海洋物理 / 海洋温暖化 / 環境変動

研究開始時の研究の概要

近年北極海で起こっている海洋温暖化と海氷減少は、太平洋側北極海で最も顕著で、その原因である高温な夏季太平洋水の熱輸送量の実態を解明することが急務である。しかし、従来の観測手法では、海洋表層を中心に分布する夏季太平洋水の時系列変動を捉える係留系観測は実施することができず、その熱輸送量は明らかになっていなかった。そこで、本研究では、夏季太平洋水の主要流路上にあるバロー海底谷において、近年開発された新たな手法を導入することで、海洋表層の時系列観測に挑戦し、夏季太平洋水の熱輸送量の定量化を実現する。バロー海底谷は、国際北極科学委員会のプロジェクトの重点海域でもあるため、国際協力にも貢献できる。

研究実績の概要

現場観測としては、2022年9月に海洋地球研究船「みらい」にて、北極海バロー海底谷の係留系3系の回収を行ない、1年間の良好なデータを取得することに成功した。また、本研究課題で導入した表層観測システムを取り付けた係留系3系を再設置し、2024年9月「みらい」での回収まで2年間、データ取得を継続する計画である。更に、バロー海底谷での詳細な熱量把握行うため、「みらい」航海中の8月下旬と9月中旬の2回、係留系地点を含む観測ラインで海底谷横断の詳細観測を実施した。海盆域での熱量把握のため、「みらい」とカナダ沿岸警備隊砕氷船「ルイ・サンローラン」で連携して、広域の海洋観測を実施した。

これまで取得した係留系観測データの解析については、2022年9月までのバロー海底谷の流量、熱輸送量の長期の季節、経年変動の見積もりを行ない、気象、海氷データとの比較することで、原因の考察を進めている。熱輸送量の長期変動については、国際学会等での研究発表も行なった。また、2021年9月に設置した係留系から、試験的に表層観測システムを取り付けており、2022年9月データ回収に成功した。2023年度中に学会等で研究発表するため、得られた1年分のデータの解析を進めている。

この研究課題では、夏季太平洋水の主要流路上にあるバロー海底谷において、近年、開発された新たな手法を導入することで、海洋表層の時系列観測に挑戦し、夏季太平洋水の熱輸送量の定量化を実現することを目的としている。2022年度は、1年分の良好なデータが取得し、新たなデータ取得を開始でき、順調に進んでいる。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現場観測については、北極海バロー海底谷の係留系3系の回収、再設置ともに予定通り実施することができた。回収した係留系のデータは良好であった。また、表層観測システムについても、2022年9月から予定通り係留系観測を開始した。熱量把握のための海洋観測も海洋地球研究船「みらい」とカナダ沿岸警備隊砕氷船「ルイ・サンローラン」で予定通り実施した。

データ解析については、これまで取得した係留系観測データや2021年から試験的に開始した表層観測システムのデータの解析を進めている。熱輸送量の長期変動については、国際学会等で発表を行なった。

今後の研究の推進方策

現場観測については、当初計画では2023年9月に海洋地球研究船「みらい」で、係留系の回収、再設置を行なう予定であったが、航海日数や観測磁器の制限から、2024年9月への実施に延期する予定である。熱量把握のための海洋観測は、「みらい」とカナダ沿岸警備隊砕氷船「ルイ・サンローラン」での実施に加えて、アメリカ砕氷船での実施も交渉中である。

データ解析のうち、3.バロー海底谷の熱輸送量変動の原因解明」については、英文論文を執筆し投稿する。「2.バロー海底谷の熱輸送量の定量化」については、2022年度から1年分観測した海洋表層の時系列観測のデータの解析を進め、国内学会で発表する。

研究成果

• [国際共同研究] カナダ海洋科学研究所(カナダ)
• [国際共同研究] ウッズホール海洋研究所(米国)
• [雑誌論文] Horizontal distribution of surface microplastic concentrations and water-column microplastic inventories in the Chukchi Sea, western Arctic Ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikenoue Takahito, Nakajima Ryota, Fujiwara Amane, Onodera Jonaotaro, Itoh Motoyo, Toyoshima Junko, Watanabe Eiji, Murata Akihiko, Nishino Shigeto, Kikuchi Takashi
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 855 ページ: 159564-159564
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.159564
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transport Processes of Seafloor Sediment From the Chukchi Shelf to the Western Arctic Basin (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Eiji, Onodera Jonaotaro, Itoh Motoyo, Mizobata Kohei
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 127 号: 4
  • DOI: 10.1029/2021jc017958
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring Alaskan Arctic Shelf Ecosystems Through Collaborative Observation Networks (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Danielson, J. Grebmeier, K. Iken, C. Berchok, L. Britt, K. Dunton, L. Eisner, E. Farley, A. Fujiwara, D. Hauser, M. Itoh, T. Kikuchi, S. Kotwicki, K. Kuletz, C. Mordy, S. Nishino, C. Peralta-Ferriz, R. Pickart, P. Stabeno, K. Stafford, A. Whiting, R. Woodgate
  • 雑誌名: Oceanography 巻: 35 ページ: 198-209
  • DOI: 10.5670/oceanog.2022.119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Overview of the R/V Mirai Arctic Ocean cruise in 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh, Jonaotaro Onodeara, Mariko Hatta, Shigeto Nishino, Amane Fujiwara, Eiji Watanabe, Akihiko Murata, Takashi Kikuchi
  • 学会等名: Seventh International Symposium on the Arctic Research (ISAR-7)
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced Pacific Summer Water heat transport through the Barrow Canyon into the Canada Basin in late 2010s (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh
  • 学会等名: 20th ASOF-ISSG Meeting and Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Overview of the R/V Mirai Arctic Ocean cruise in 2022 (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh, Jonaotaro Onodeara, Mariko Hatta, Shigeto Nishino, Amane Fujiwara, Eiji Watanabe, Akihiko Murata, Takashi Kikuchi
  • 学会等名: The 13th Symposium on Polar Science
• [学会発表] Japan Country reports (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh
  • 学会等名: Pacific Arctic Group (PAG) 2022 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Japanese activities for DBO: Physical oceanography and moorings (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh, Jonaotaro Onodera, Eiji Watanabe
  • 学会等名: 6th DBO Data Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Japanese Research Activities 2022-2023 (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoyo Itoh
  • 学会等名: Alaska Eskimo Whaling Commission Third Triannual Meeting of Commissioners