海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系をつなぐ統合的理解の推進

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明
• 研究課題/領域番号: 15H05817
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安田 一郎 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (80270792)
• 研究分担者: 増田 周平 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), センター長 (30358767) ; 西岡 純 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (90371533) ; 郭 新宇 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (10322273) ; 原田 尚美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), センター長 (70344281) ; 伊藤 進一 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (00371790) ; 日比谷 紀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80192714) ; 羽角 博康 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (40311641)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 海洋混合学 / 鉛直混合 / 海洋物質循環 / 海洋生態系 / 気候変動 / 潮汐 / 乱流 / 海洋循環

研究実績の概要

実態が不明であった海洋の鉛直混合と物質輸送について、深層まで容易に実測できる新しい観測手法やデータ統合システムが開発され、従来に比べて圧倒的に多数の、隣国海域を含む現場観測が行われた。現場観測に基づく分布・輸送から、潮汐によって躍層や複雑な海底地形上で強化される混合分布を組み込んだシミュレーションモデルが開発され、鉛直混合が海洋循環・気候・生態系に与える役割が評価された。北太平洋で従来想定されていたよりも弱い混合に伴う深層循環によって高い密度を維持した水塊が南極周辺で湧昇し海氷分布を変えることで、気候・温暖化速度に影響するとともに、北太平洋中深層に栄養塩が蓄積される。この栄養塩はアリューシャン・千島・伊豆海嶺等で強化された潮汐混合によって中表層に湧昇し、縁辺海に供給される陸起源の鉄とともに、親潮で輸送され、北西太平洋での高い生物生産（海の恵み）を維持する役割を持つ。この水塊は北太平洋の中層循環で亜熱帯・黒潮海域にも輸送され、黒潮が海峡部の浅瀬を横切る際に発生する強烈な鉛直混合によって硝酸塩が表層へ輸送され、生物生産を活発化させる等、黒潮は従来考えられていた貧栄養海域とは異なることが明らかかにされた。強い混合が存在する伊豆諸島海域の低温環境で産卵し、高温の黒潮で輸送される成長の良いマサバ仔魚は、餌の豊富な低温の親潮へ回遊し、さらに成長が促進される。北太平洋規模の水温や水産資源の長期変動の主要な要因である太平洋10年規模振動に、潮汐の18.6年振動の影響が東北沖の海面水温とアリューシャン低気圧の相互作用を通じて増幅し現れることが、混合変動を組み込んだ新しい気候モデルで再現された。本領域で得られた、観測・モデリング手法、データ・理論や研究連携・国際拠点は、新たな課題とともに、新しい研究領域「海洋混合学」として、地球規模の環境変動研究に挑む次世代の研究者に引き継がれる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元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] ワシントン大学/スクリプス海洋研究所/ウッズホール海洋研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ワシントン大学/スクリプス海洋研究所/ウッズホール海洋研究所
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] 海洋研究所(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 海洋研究所
• [国際共同研究] 極東水文気象研究所(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: 極東水文気象研究所
• [国際共同研究] 青島海洋大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 青島海洋大学
• [国際共同研究] BBBP(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: BBBP
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Cold Water Upwelling Near the Anadyr Strait: Observations and Simulations (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Yusuke、Nishioka Jun、Nishino Shigeto、Fujio Shinzou、Lee Keunjong、Fujiwara Amane、Yanagimoto Daigo、Mitsudera Humio、Yasuda Ichiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 125 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JC016238
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Determining subsurface oceanic changes in the Indian sector of the Southern Ocean using Argo float data (2020)
  • 著者名/発表者名: Masuda Shuhei
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 23 ページ: 100498～100498
  • DOI: 10.1016/j.polar.2019.100498
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subpolar marginal seas fuel the North Pacific through the intermediate water at the termination of the global ocean circulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishioka Jun、Obata Hajime、Ogawa Hiroshi、Ono Kazuya、Yamashita Youhei、Lee Keunjong、Takeda Shigenobu、Yasuda Ichiro
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 ページ: 12665～12673
  • DOI: 10.1073/pnas.2000658117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Shelf humic substances as carriers for basin-scale iron transport in the North Pacific (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Youhei、Nishioka Jun、Obata Hajime、Ogawa Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-020-61375-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic measurements and parameter estimations for bioenergetics modelling of Pacific Chub Mackerel Scomber japonicus (2020)
  • 著者名/発表者名: Guo Chenying、Ito Shin‐ichi、Wegner Nicholas C.、Frank Laura N.、Dorval Emmanis、Dickson Kathryn A.、Klinger Dane H.
  • 雑誌名: Fisheries Oceanography 巻: 29 ページ: 215～226
  • DOI: 10.1111/fog.12465
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature dependency equation for chub mackerel (Scomber japonicus) identified by a laboratory rearing experiment and microscale analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Masahiro、Yoneda Michio、Ishimura Toyoho、Shirai Kotaro、Tamamura Masaki、Nishida Kozue
  • 雑誌名: Marine and Freshwater Research 巻: 71 ページ: 1384～1384
  • DOI: 10.1071/MF19313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of transient climate response and associated sea level rise by deep-ocean mixing (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Michio、Tatebe Hiroaki、Suzuki Tatsuo、Tachiiri Kaoru
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 巻: 15 ページ: 094001～094001
  • DOI: 10.1088/1748-9326/ab8ca7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The oceanic sink for anthropogenic CO2from 1994 to 2007 (2019)
  • 著者名/発表者名: Gruber Nicolas、Clement Dominic、Carter Brendan R.、Feely Richard A.、van Heuven Steven、Hoppema Mario、Ishii Masao、Key Robert M.、Kozyr Alex、Lauvset Siv K.、Lo Monaco Claire、Mathis Jeremy T.、Murata Akihiko、Olsen Are、Perez Fiz F.、Sabine Christopher L.、Tanhua Toste、Wanninkhof Rik
  • 雑誌名: Science 巻: 363 ページ: 1193～1199
  • DOI: 10.1126/science.aau5153
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impacts of Mesoscale Eddies on Phytoplankton Size Structure (2019)
  • 著者名/発表者名: Waga Hisatomo、Hirawake Toru、Ueno Hiromichi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 13191～13198
  • DOI: 10.1029/2019GL085150
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Poleward-propagating near-inertial waves enabled by the western boundary current (2019)
  • 著者名/発表者名: Jeon Chanhyung、Park Jae-Hun、Nakamura Hirohiko、Nishina Ayako、Zhu Xiao-Hua、Kim Dong Guk、Min Hong Sik、Kang Sok Kuh、Na Hanna、Hirose Naoki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-46364-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tempo‐Spatial Variations of the Kuroshio Current in the Tokara Strait Based on Long‐Term Ferryboat ADCP Data (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu Zhao‐Jun、Nakamura Hirohiko、Zhu Xiao‐Hua、Nishina Ayako、Guo Xinyu、Dong Menghong
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 124 ページ: 6030～6049
  • DOI: 10.1029/2018JC014771
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] How the Kuroshio Current Delivers Nutrients to Sunlit Layers on the Continental Shelves With Aid of Near‐Inertial Waves and Turbulence (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takeyoshi、Durn Gloria Silvana、Otero Diego Andr、Mori Yasutaka、Yoshie Naoki、Ohgi Kazuki、Hasegawa Daisuke、Nishina Ayako、Kobari Toru
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 6726～6735
  • DOI: 10.1029/2019GL082680
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phytoplankton productivity and rapid trophic transfer tomicrozooplankton stimulated by turbulent nitrate flux inoligotrophic Kuroshio Current (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobari Toru、Honma Taiga、Hasegawa Daisuke、Yoshie Naoki、Tsutumi Eisuke、Matsuno Takeshi、Nagai Takeyoshi、Kanayama Takeru、Karu Fukutaro、Suzuki Koji、Tanaka Takahiro、Guo Xinyu、Kume Gen、Nishina Ayako、Nakamura Hirohiko
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.5194/bg-2019-377
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eukaryotic Phytoplankton Contributing to a Seasonal Bloom and Carbon Export Revealed by Tracking Sequence Variants in the Western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Hirose Yuu、Hamasaki Koji、Kaneko Ryo、Ishikawa Kazuo、Harada Naomi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02722
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Otolith oxygen isotope analysis and temperature history in early life stages of the chub mackerel Scomber japonicus in the Kuroshio: Oyashio transition region (2019)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Tomihiko、Ito Shin-ichi、Ishimura Toyoho、Kamimura Yasuhiro、Shirai Kotaro、Shindo Hana、Nishida Kozue、Komatsu Kosei
  • 雑誌名: Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography 巻: 169-170 ページ: 104660～104660
  • DOI: 10.1016/j.dsr2.2019.104660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of Finescale Parameterizations of Deep Ocean Mixing in the Presence of Geostrophic Current Shear: Results of Microstructure Measurements in the Antarctic Circumpolar Current Region (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Anne、Hibiya Toshiyuki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 124 ページ: 135～153
  • DOI: 10.1029/2018JC014030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quasi-local method of wave decomposition in a slowly varying medium (2019)
  • 著者名/発表者名: Onuki Yohei
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechanics 巻: 883 ページ: -
  • DOI: 10.1017/jfm.2019.825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Instabilities of Finite‐Amplitude Internal Wave Beams (2019)
  • 著者名/発表者名: Onuki Y.、Tanaka Y.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 7527～7535
  • DOI: 10.1029/2019GL082570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Vertical mixing intensified around sea mounts in the Kuroshio (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., E. Tsutsumi, T. Senjyu, T. Endoh, D. Hasegawa , Y. J. Yang, S. Jan, H. Nakamura, X. Guo, I. Yasuda
  • 学会等名: The 16th Japan-Korea Joint Seminar on Ocean Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Micro- and macro-nutrient supply from the marginal seas to the North Pacific Ocean and its changing (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishioka, J., H. Obata, I. Yasuda
  • 学会等名: PICES annual meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Change in lower trophic level ecosystem and its complex mechanism in the North Pacific. (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada N., T. Fujiki, M. Aita, M. Honda, M. Kitamura, T. Shiozaki, Y. Mino, A. Kuwata, K. Tadokoro, O. Seki, M. Chikamoto
  • 学会等名: JpGU2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Climate Change and Fish Production in the Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Shin-Ichi
  • 学会等名: International Conference on Climate Change and Fragility in the Asia-Pacific Region 2019 - Climate Change and the Pacific Ocean -
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 海洋混合学の創設「物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明」
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp
• [備考] OMIX国際活動報告
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/international-activity/
• [備考] OMIX研究成果報告
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/achievements/
• [備考] OMIXニュースレター
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/news_letter/
• [備考] OMIX一般の方々へ
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/
• [学会・シンポジウム開催] Workshop on turbulent mixing in the Kuroshio current over the topography, コンビーナ 遠藤貴洋, Sen Jan, 2020年2月1日, 福岡 (2020)
• [学会・シンポジウム開催] Ocean Science Meeting 2020, AGU, “Defining the new frontiers of ocean mixing research”, Toshiyuki Hibiya, Hidekatsu Yamazaki, Gregory N. Ivey, Naomi Harada (2020)
• [学会・シンポジウム開催] Ocean Science Meeting 2020, “Defining the New Frontiers of Ocean Mixing Research; Posters”, AGU・ASLO・TOS, February 16-21, 2020, San Diego Convention Center, San Diego, California, U.S.A. (2020)
• [学会・シンポジウム開催] SOLAS Open Science Conference, 21 April to 25 April, 2019, Hokkaido University in Sapporo (2019)
• [学会・シンポジウム開催] SOLAS Science Steering Committee meeting, from 26 April to 28 April, 2019, Sapporo (2019)
• [学会・シンポジウム開催] 2019 IMBeR Open Science Conference, セッション開催、セッション名Biogeochemical and biological processes promoted by ocean mixing”を開催、2019年6月19日 (2019)
• [学会・シンポジウム開催] The third workshop of WESTPAC WG06 on “A framework for cooperative studies in the Western Pacific Marginal Seas : Energy and materials exchange between land and open ocean”, 10-11 June 2019, Seoul (2019)
• [学会・シンポジウム開催] 2019 SCOR Annual meeting，大会委員長 張 勁, 23-25 September 2019, Toyama (2019)
• [学会・シンポジウム開催] 富山県・ SCOR 共催シンポジウム「増ええる海洋環境への脅威と対応 海洋ごみの今とその先へ」 (2019)
• [学会・シンポジウム開催] Biogeochemistry of trace elements and isotopes in the ocean; from GEOSECS to GEOTRACES (SCOR-GEOTRACES Joint English Session), 日本海洋学会2019年秋季大会 (2019)
• [学会・シンポジウム開催] JpGU Meeting 2019・A-OS08 (ECS-Kuroshio and Ryukyu Current System -Observation, modeling and theory-), 日本地球惑星科学連合, 2019年5月29日, 千葉県幕張メッセ (2019)
• [学会・シンポジウム開催] The Future Oceans2, Integrated Marine Biosphere Research project, “Biogeochemical and biological processes promoted by ocean mixing”, Jun 20th, 2019, Le Quartz Congress Centre, Brest, France (2019)
• [学会・シンポジウム開催] JpGU-;AGU Joint Session A-OS09：”Marine ecosystems and biogeochemical, cycles: theory, observation and modeling”、JpGU、2019年5月27日、幕張メッセ (2019)
• [学会・シンポジウム開催] S5 “Trends in ocean and coastal ecosystems and their services and its future”、PICES、2019年10月22-23日、Victoria International Conference Center, Canada (2019)
• [学会・シンポジウム開催] 27th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly, “Mixing Processes in the Ocean”, IUGG, July 8-18, 2019, Montreal Convention Center, Montreal, Canada (2019)