東南極トッテン棚氷域における氷床海洋相互作用の観測研究

• 研究領域: 熱ー水ー物質の巨大リザーバ：全球環境変動を駆動する南大洋・南極氷床
• 研究課題/領域番号: 20H04961
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 国立極地研究所 (2021); 北海道大学 (2020)
• 研究代表者: 平野 大輔 国立極地研究所, 南極観測センター, 助教 (30790977)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 東南極 / トッテン氷河 / 暖水流入 / 氷床海洋相互作用 / 棚氷底面融解

研究開始時の研究の概要

東南極で最も融解損失が加速しているトッテン棚氷のアイスフロントから大陸斜面における観測データの解析に基づき，トッテン棚氷の底面融解に寄与する沖合起源の暖水分布と循環場の特徴を把握する。アイスフロント域の係留時系列データの解析により，棚氷下への流入暖水特性の変動性を示すとともに，大陸棚東部のダルトンポリニヤでの海氷生産に伴う暖水変質との関連を明らかにする。最新の観測データを取り入れた数値モデル結果との相互比較を行い，現場観測ではカバーしきれない時空間スケールの氷床海洋相互作用の素過程も把握することで，トッテン棚氷域における氷床海洋相互作用の包括的な理解を目指す。

研究実績の概要

近年、南極氷床の質量損失が加速しており、全球海水準の上昇が懸念されている。氷床質量損失を加速させている主な要因は「周囲の海」による棚氷底面融解の促進であり、精度の高い海水準変動の将来予測には氷床質量損失に対する海洋の本質的な役割の理解が不可欠である。沖合暖水の流入による氷河の融解加速が相次いで報告されている西南極とは対照的に、東南極沿岸域は「冷たい海」として広く認識されてきた(Schmidtko et al., 2014)。
このような背景に対し、令和3年度以降の研究実績として、暖水流入に伴う東南極トッテン氷河域における顕著な融解プロセス（氷床・海洋相互作用）に関する以下の成果を得た。

（１）「開洋丸」により取得したトッテン氷河沖斜面域での観測データ（2019年2月）と衛星データから導出した海洋力学高度データを統合し、沖合暖水のコアは巨大定在渦の東側（南下流域）に分布してトッテン氷河方向へと効率的に輸送されている、という研究成果を国際誌に発表した（Hirano et al., 2021, Communications Earth & Environment）。

（２）「しらせ」によるトッテン大陸棚上での複数回の海洋・海底地形観測（59、61、63次隊）と数値モデルの結果を統合することで、上記の定在渦により流入した暖水が陸棚上のお椀状の深い地形に沿って時計回りに循環し、その一部が氷河前面の局所的な深いトラフ（幅10-20km、深さ>1000m）に誘われる形で最終的にトッテン棚氷下へと流入する、という沖合からトッテン氷河へと繋がる新たな暖水循環像を確立し、トッテン氷河域における顕著な氷床海洋相互作用の実態を明らかにした。この内容を国際誌に投稿し受理された（Hirano et al., Nature Communications, in press）。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Tasmania/CSIRO(オーストラリア)
• [国際共同研究] The University of Texas/Scripps Institution of Oceanography(米国)
• [雑誌論文] On-Shelf Circulation of Warm Water Toward the Totten Ice Shelf, East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Stephen R. Rintoul, Esmee van Wijk, Jamin S. Greenbaum, Donald D. Blankenship, Koji Saito, and Shigeru Aoki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impacts of basal melting of the Totten Ice Shelf and biological productivity on marine biogeochemical components in Sabrina Coast, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tetsuya P.、Nomura Daiki、Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kiuchi Masaaki、Hashida Gen、Makabe Ryosuke、Ono Kazuya、Ushio Shuki、Yamazaki Kaihe、Nakayama Yoshihiro、Takahashi Keigo D.、Sasaki Hiroko、Murase Hiroto、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: in press 号: 9
  • DOI: 10.1029/2022gb007510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Warm surface waters increase Antarctic ice shelf melt and delay dense water formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Aoki Shigeru、Takahashi Tomoki、Yamazaki Kaihe、Hirano Daisuke、Ono Kazuya、Kusahara Kazuya、Tamura Takeshi、Williams Guy D.
  • 雑誌名: Communications Earth & Environment 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00456-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal Variations and Drivers of Surface Ocean pCO2 in the Seasonal Ice Zone of the Eastern Indian Sector, Southern Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Tozawa Manami、Nomura Daiki、Nakaoka Shin‐ichiro、Kiuchi Masaaki、Yamazaki Kaihe、Hirano Daisuke、Aoki Shigeru、Sasaki Hiroko、Murase Hiroto
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 127 号: 1
  • DOI: 10.1029/2021jc017953
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seasonal Evolution of Cape Darnley Bottom Water Revealed by Mooring Measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizuta Genta、Fukamachi Yasushi、Simizu Daisuke、Matsumura Yoshimasa、Kitade Yujiro、Hirano Daisuke、Fujii Masakazu、Nogi Yoshifumi、Ohshima Kay I.
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 8
  • DOI: 10.3389/fmars.2021.657119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shoreward intrusion of oceanic surface waters alters physical and biological ocean structures on the Antarctic continental shelf during winter: Observations from instrumented seals (2021)
  • 著者名/発表者名: Kokubun Nobuo、Tanabe Yukiko、Hirano Daisuke、Mensah Vigan、Tamura Takeshi、Aoki Shigeru、Takahashi Akinori
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: 66 号: 10 ページ: 3740-3753
  • DOI: 10.1002/lno.11914
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Poleward eddy-induced warm water transport across a shelf break off Totten Ice Shelf, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirano Daisuke、Mizobata Kohei、Sasaki Hiroko、Murase Hiroto、Tamura Takeshi、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Communications Earth & Environment 巻: 2 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s43247-021-00217-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multidecadal poleward shift of the Southern Boundary of the Antarctic Circumpolar Current off East Antarctica (2021)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effect of basal melting of the Shirase Glacier Tongue on the CO 2 system in L?tzow‐Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi Masaaki、Nomura Daiki、Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Hashida Gen、Ushio Shuki、Simizu Daisuke、Ono Kazuya、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 巻: － 号: 5
  • DOI: 10.1029/2020jg005762
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling intensive ocean-cryosphere interactions in Luzow-Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Kusahara Kazuya、Hirano Daisuke、Fujii Masakazu、Fraser Alexander D.、Tamura Takeshi
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 15 号: 4 ページ: 1697-1717
  • DOI: 10.5194/tc-15-1697-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reversal of freshening trend of Antarctic Bottom Water in the Australian-Antarctic Basin during 2010s (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., Yamazaki K., Hirano D., Katsumata K., Shimada K., Kitade Y., Sasaki H., Murase H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s41598-020-71290-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Freshening of Antarctic Bottom Water Off Cape Darnley, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., Katsumata K., Hamaguchi M., Noda A., Kitade Y., Shimada K., Hirano D., Simizu D., Aoyama Y., Doi K., Nogi Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 125 号: 8 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1029/2020jc016374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong biological carbon uptake and carbonate chemistry associated with dense shelf water outflows in the Cape Darnley polynya, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kan, Nomura Daiki, Hashida Gen, Nakaoka Shin-ichiro, Kitade Yujiro, Hirano Daisuke, Hirawake Toru, Ohshima Kay I.
  • 雑誌名: Marine Chemistry 巻: 225 ページ: 103842-103842
  • DOI: 10.1016/j.marchem.2020.103842
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous winter oceanic profiling in the Cape Darnley Polynya, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki Shigeru, Ono Kazuya, Hirano Daisuke, Tamura Takeshi
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 76 号: 5 ページ: 365-372
  • DOI: 10.1007/s10872-020-00550-w
  • NAID: 40022348693
  • 査読あり
• [学会発表] 東南極における氷床海洋相互作用の観測研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平野大輔
  • 学会等名: 日本地質学会第129年学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 東南極トッテン棚氷周辺海域の海洋-海氷-棚氷数値モデリング (2022)
  • 著者名/発表者名: 草原 和弥、平野 大輔、藤井 昌和、田村 岳史、溝端 浩平、青木 茂
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] On-Shelf Circulation of Warm Water Toward the Totten Ice Shelf, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Stephen R. Rintoul, Esmee van Wijk, Jamin S. Greenbaum, Donald D. Blankenship, Shigeru Aoki
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] On-shelf warm water circulation toward Totten Ice Shelf, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Shigeru Aoki
  • 学会等名: The 12nd Symposium on Polar research
• [学会発表] Difference of the pCO2 over two decades (1996 and 2019) in the eastern Indian sector of the Southern Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Manami Tozawa, Daiki Nomura, Shin-ichiro Nakaoka, Masaaki Kiuchi, Daisuke Hirano, Kaihe Yamazaki, Shigeru Aoki, Hiroko Sasaki, Hiroto Murase:
  • 学会等名: The 12nd Symposium on Polar research
• [学会発表] Spatiotemporal high-resolution mapping of biological production in the Southern Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Xiangxing Lai, Xianliang Pan, Bofeng Li, Ryosuke Makabe, Daisuke Hirano, Yutaka Watanabe
  • 学会等名: The 12nd Symposium on Polar research
• [学会発表] 東南極沖における南極周極流の南限の南下 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山崎 開平，青木 茂，勝又 勝郎，平野 大輔，中山 佳洋
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] Seasonal and interannual variations of surface water carbonate chemistry in the Indian sector of the Southern Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Manami Tozawa, Daiki Nomura, Shin-ichiro Nakaoka, Masaaki Kiuchi, Daisuke Hirano, Shigeru Aoki, Hiroko Sasaki, Hiroto Murase
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Summer carbonate chemistry near the Totten Ice Shelf, Sabrina Coast, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tamura, Daiki Nomura, Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Masaaki Kiuchi, Gen Hashida, Shigeru Aoki, Hiroko Sasaki, Hiroto Murase
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Inflows of offshore-origin warm water toward Totten Ice Shelf region, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirano, D., K. Mizobata, T. Tamura, M. Ito, K. Yamazaki, K. Yoichiro, M. Kiuchi, H. Murase, H. Sasaki, S. Aoki
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 係留系観測で得られたビンセネス湾沖南極底層水の時系列変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 溝端 浩平, 北出 裕二郎, 嶋田 啓資, 平野 大輔, 松村 義正, 程 霊巧, 青木 茂, 田村 岳史
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Property of eddy and AABW observed off Cape Poinsett (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitade, Y., K. Mizobata, D. Hirano, K. Shimada, S. Aoki, and T. Tamura
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Poleward shift of the southern boundary of the Antarctic Circumpolar Current off East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, K.，S. Aoki，D. Hirano，K. Katsumata，Y. Nakayama
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Oceanographic and geophysical observation campaign off Sabrina Coast, East Antarctica, in 2019/2020 (2020)
  • 著者名/発表者名: 青木 茂，田村 岳史，中山 佳洋，小野 数也，Wongpan Pat，山崎 開平，板木 拓也，徳田 悠希，佐々木 聡史，平野 大輔，青山 雄一
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 東南極トッテン棚氷の底面融解が海洋の炭酸系成分に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田村 哲也, 野村 大樹, 平野 大輔, 田村 岳史, 木内 政彰, 橋田 元, 青木 茂, 佐々木 裕子, 村瀬 弘人
  • 学会等名: 日本海洋学会2020年度秋季大会
• [学会発表] 南極海東インド洋セクターにおける海洋表面炭酸系成分の変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 戸澤 愛美，野村 大樹，中岡 慎一郎，木内 政彰，平野 大輔，青木 茂, 佐々木 裕子，村瀬 弘人
  • 学会等名: 日本海洋学会2020年度秋季大会
• [学会発表] The Heart of the East AnTarctic CRyosphere-Ocean Synergy System (HEAT-CROSS) (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohei Mizobata, Takeshi Tamura, Daisuke Hirano, and Ryosuke Makabe
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
• [学会発表] The effect of basal melting of the Totten Ice Shelf on marine biogeochemical components in Sabrina Coast, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tamura, Daiki Nomura, Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Masaaki Kiuchi, Gen Hashida, Shigeru Aoki, Hiroto Murase
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
• [学会発表] Variations of surface water carbonate chemistry from winter to summer in the Indian sector of the Southern Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Tozawa, M., D. Nomura, S. Nakaoka, M. Kiuchi, D. Hirano, S. Aoki, H. Muras
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science