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北極-中緯度連関に果たす大気-海洋-海氷相互作用機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K22570
補助金の研究課題番号 22H01299 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

森 正人  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (00749179)

研究分担者 小坂 優  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (90746398)
建部 洋晶  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), グループリーダー (40466876)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード海氷 / テレコネクション / 北極ー中緯度連関 / 地球温暖化 / 異常気象 / 北極-中緯度連間 / 大気海洋相互作用 / 北極-中緯度連関
研究開始時の研究の概要

地球温暖化に伴う北極海氷の減少が中緯度域の気象や気候へ与える影響の解明は世界的な研究課題の一つとなっている。特に、冬季ユーラシア大陸の中央部から東アジアで近年頻発する異常寒波や寒冬の発生に北極海氷減少が遠隔に影響している可能性が指摘されているものの、依然として不確定性が大きい。世界的な議論を前進させるためには、寒波・寒冬をもたらす大規模大気循環変動であるWACEパターンと北極海氷変動とを一つの結合系と捉え直し、新しい観点から問題を再考する必要がある。本研究は、最新の大気海洋結合モデルならびに大気モデルを駆使し、WACEパターンと北極海氷変動との相互作用のメカニズムを解明する。

研究実績の概要

WACEパターンの形成に対する大気-海洋-海氷相互作用の重要性を調査するために、昨年度までに実施した数値実験の結果を詳細に解析した。具体的には、大気海洋結合モデルによる大規模アンサンブル実験と、そこから得られた海面水温や海氷密接度で駆動した大気大循環モデルによる大規模アンサンブル実験とを比較し、結合の影響を評価した。その結果、大気-海洋-海氷結合によってWACEパターンのみならず、太平洋北米パターン(PNA)や北大西洋振動(NAO)などの他の主要変動モードも増幅されることが明らかとなった。エネルギー解析を行なったところ、結合によりパターンが持つ有効位置エネルギーへの減衰が減少することが結果として運動エネルギーの増大を招き、パターンの変動の増幅をもたらしていることが明らかになった。これらの結果は論文にまとめられた(Mori et al. 2024)。
また、環北極域の大気循環変動や付随する大気-海洋-海氷相互作用が遠隔に駆動されるメカニズムを、観測・再解析データやモデルシミュレーションを用いて調査した。熱帯の主要な大気海洋変動であるエルニーニョ・南方振動(ENSO)がNAOや北太平洋環状モード(NAM)に遠隔に与える影響の季節性と温暖化に伴う変化を調査した。現在気候ではENSO-NAO相関が初冬の弱い正から晩冬の顕著な負へと反転するが、温暖化した気候では初冬から既に明瞭な負相関を示すことを見出し、この変化のメカニズムを議論した(Gen et al. 2024)。加えて、これに伴ってNAMへの影響がどう変わるかの解析を進めた。

現在までの達成度 (区分)
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

大気-海洋-海氷結合の影響を調査するための実験セット(前述)を用いて、WACEパターンの形成に対する結合のインパクトを定量化し、論文としてまとめることができた。引き続き詳細なメカニズムの解明を目指し調査を進める。

今後の研究の推進方策

大気海洋結合モデルによる大規模アンサンブル実験とその対となる大気大循環モデルによる大規模アンサンブル実験との比較から、大気-海洋-海氷結合過程の有無がWACEパターンのみならず、太平洋北米パターン(PNA)や北大西洋振動(NAO)などの北半球冬季に卓越する複数の主要変動モードの振幅にも無視できない影響を与えていることが明らかになった。このことは、大気海洋結合によって大気変動モードが増幅される何らかの(おそらくモード間に共通した)メカニズムが存在することを示唆している。そこで今後は、解析対象をWACEだけでなく他の主要変動モードにも拡げ、大気海洋結合のより詳細なメカニズムを明らかにするための解析を実施する。そのために、追加の数値実験を行う予定である。
また、大気と海氷との相互作用については依然として未解明な部分がある。引き続き詳細なメカニズムの解明を目指し調査を進める。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Northern Hemisphere winter atmospheric teleconnections are intensified by extratropical ocean-atmosphere coupling2024

    • 著者名/発表者名
      Mori Masato、Kosaka Yu、Taguchi Bunmei、Tokinaga Hiroki、Tatebe Hiroaki、Nakamura Hisashi
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1038/s43247-024-01282-1

    • 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
  • [雑誌論文] Future changes in the wintertime ENSO-NAO teleconnection under greenhouse warming2024

    • 著者名/発表者名
      Geng Xin、Kug Jong-Seong、Kosaka Yu
    • 雑誌名

      npj Climate and Atmospheric Science

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41612-024-00627-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] ENSO and NAO Linkage to Strong Volcanism and Associated Post‐Volcanic High‐Latitude Winter Warming2024

    • 著者名/発表者名
      Dogar Muhammad Mubashar、Fujiwara Masatomo、Zhao Ming、Ohba Masamichi、Kosaka Yu
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 51 号: 1

    • DOI

      10.1029/2023gl106114

    • 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] Barents-Kara sea-ice decline attributed to surface warming in the Gulf Stream2022

    • 著者名/発表者名
      Yamagami Yoko、Watanabe Masahiro、Mori Masato、Ono Jun
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31117-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Arctic Sea Ice Loss and Eurasian Cooling in Winter 2020-212022

    • 著者名/発表者名
      Nishii Kazuaki、Taguchi Bunmei、Mori Masato、Kosaka Yu、Nakamura Hisashi
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 18 号: 0 ページ: 199-204

    • DOI

      10.2151/sola.2022-032

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Baroclinic Blocking2022

    • 著者名/発表者名
      Martineau P.、Nakamura H.、Yamamoto A.、Kosaka Y.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 15

    • DOI

      10.1029/2022gl097791

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Selective enhancement of atmospheric low-frequency variability by atmosphere-ocean coupling.2023

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, Y. Kosaka, B. Taguchi, H. Tokinaga, H. Tatebe, H. Nakamura
    • 学会等名
      Hotspot2 international workshop: Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards a better understanding of Arctic climate change and its consequences -the activities of the SENTAN project-2023

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, Y. Yamagami, J. Ono, and M. Watanabe
    • 学会等名
      The 2nd Open Science Conference of the World Climate Research Programme (WCRP)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulations of the Northern Annular Mode under global warming.2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, T. Kawamura, K. Usui, S. Okajima, A. Miyamoto, S. Sekizawa, M. Toda, and H. Nakamura
    • 学会等名
      Workshop on interbasin interactions and predictability in the tropics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A wave-like teleconnection along the summertime polar front jet over the Eurasian sector: Dynamics and changes under global warming.2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, and S. Sakai
    • 学会等名
      The International Workshop on “Communications on Future Changes of Extreme Weather with Reduced Uncertainty Based on Physical Understandings”
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulations of the Northern Annular Mode under global warming.2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, T. Kawamura, K. Usui, S. Okajima, A. Miyamoto, S. Sekizawa, M. Toda, and H. Nakamura
    • 学会等名
      SENTAN-Foresight Workshop on Tropical Climate Variability
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Arctic sea-ice reproductions and their impacts on atmospheric and oceanic fields in an initialized climate model2023

    • 著者名/発表者名
      J. Ono, Y. Komuro, H. Tatebe, N. Kimura
    • 学会等名
      The 14th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pathways of freshwater from Greenland Ice Sheet and its impacts on sea ice and ocean2023

    • 著者名/発表者名
      K. Kusahara, Y. Komuro, F. Saito, H. Tatebe
    • 学会等名
      The 14th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中緯度大気海洋結合による大気低周波変動の選択的増幅2023

    • 著者名/発表者名
      森正人, 小坂優, 田口文明, 時長宏樹, 建部洋晶, 中村尚
    • 学会等名
      2023年度日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 気候・炭素循環変動予測のためのシミュレーション基盤構築2023

    • 著者名/発表者名
      建部洋晶, 鈴木立郎, 小室芳樹, 齋藤冬樹, 草原和弥, 渡辺路生, 小山博司, 片岡崇人, 山上遥航, 川崎高雄
    • 学会等名
      2023年度日本海洋学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An energetical analysis on wintertime meridional teleconnections over the North Pacific2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Ryo Satoh, Syunsuke Nawa, Hisashi Nakamura, Ayumu Miyamoto and Satoru Okajima
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気候モデルの開発および全球海洋モデルの高度化と気候変動メカニズム研究の推進2022

    • 著者名/発表者名
      建部洋晶
    • 学会等名
      日本気象学会 2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデル開発から紐解く気候システムに対する海洋の能動的役割2022

    • 著者名/発表者名
      建部洋晶
    • 学会等名
      日本気象学会気候形成・変動機構研究連絡会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 北極域の研究―その現状と将来構想2024

    • 著者名/発表者名
      森正人, 小坂優, 他著, 北極環境研究コンソーシアム長期構想編集委員会 編
    • 総ページ数
      480
    • 出版者
      海文堂出版
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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