鉛直混合の観測手法・システム開発と広域観測

2016 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: 15H05818
• 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: 長谷川 大介 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, 研究員 (10624728) ; 柳本 大吾 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (40260517) ; 井上 龍一郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 主任研究員 (80624022)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 海洋混合学 / 乱流観測 / 鉛直混合 / 海洋循環 / 海洋物理学 / 海洋物質循環 / 栄養塩鉛直輸送 / 観測機器手法開発

研究実績の概要

本計画研究班で培ってきた鉛直混合の観測手法を発展させ、新しい観測システム・手法を導入し、日本の誇る海洋観測網を活かして観測を展開し、鉛直混合を通じて繋がる新しい学術の創出に貢献する。具体的には、通常観測に用いられるCTDに高速水温計を取り付け、鉛直混合強度を求める手法を開発し、気象庁・水産関係機関等の様々な観測でデータを収集する。中深層循環に関わる鉛直混合の役割を明らかにし、親潮・黒潮を通じて日本周辺海域へ輸送される栄養塩等の物質輸送量を評価する。昇降しながら自在に動いて自動観測する水中グライダに、乱流計と超音波流速計を搭載し、多様な鉛直規模をもつ現象をつなぐ観測ができる集中観測システムを構築し、鉛直混合強化過程を明らかにする。また、自動昇降フロートに電磁流速計または鉛直混合センサを取り付けた漂流型フロート等による長期時系列観測を行い、鉛直混合の時間変動を明らかにする。
2016年度は、1)気象庁凌風丸・啓風丸でのAFP07観測を開始し、137E線での海底までの詳細乱流強度分布観測を成功させ、A01-2班データ同化にデータを組み込む作業を行った。2) 乱流計・多層流速計を搭載した水中グライダの黒潮での観測を、新青丸航海で伊豆海嶺、かごしま丸トカラ海峡域、において実施するとともに、シアと水温両手法を合わせて適切なデータを選別する手法を開発した。3)東北沖でのアルゴフロートデータを用いて乱流強度の季節変動を明らかにするとともに、ワシントン大との国際共同航海において、高速水温計・電磁流速計付きフロート観測を実施し、台風下での時系列データの取得に成功した。4)単年度公募で採択された白鳳丸航海において慶良間海裂周辺海域での詳細観測をA02-4班との共同で成功させた。5)乱流計搭載深海フロートの実海域試験を実施し、水温とシアデータを比較することで、データの選別手法を考案した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

新規単年度公募で白鳳丸航海を実施することができたこと、当初計画にはなかった乱流計搭載超深海フロート型乱流計の開発・実海域試験を行ったこと。本年度航海によって、黒潮が海峡・海嶺を横切る際に強烈な混合を引き起こし、前線付近で強化される乱流とも相まって硝酸塩輸送を強化し、黒潮を肥沃化していることを明らかにした。
1)水温計乱流観測手法開発・乱流広域観測：高速水温計の補正手法についての論文を出版し、非自由降下型CTD取付型観測における異常データ除去手法の論文を投稿し、新型乱流計AFPO7の実用化を進めた。気象庁凌風丸・啓風丸による13航海、白鳳丸KH-16-3（A01-2と連携5/31-6/29：東北沖・天皇海山）・深層係留、おしょろ丸北洋航海（6/19-7/15：西部亜寒帯）、新青丸KS-16-10（8/3-11:黒潮伊豆海嶺）、新青丸KS-16-12（8/24-9/3:東北沖）、白鳳丸KH-16-7（12/6-26、ケラマ海裂）、その他航海での乱流観測データを収集し鉛直混合分布を明らかにした。2)水中グライダ乱流集中観測システム開発・観測：新青丸KS-16-10航海、かごしま丸トカラ海峡観測航海（11/12-20）において観測を実施するとともに、水温・シア両センサを利用したグライダ乱流強度算出手法を開発した。3)フロート型乱流観測手法開発・観測：新青丸KS-16-12航海における電磁流速計・高速水温計搭載フロートの投入・時系列観測（ワシントン大連携）、4000mまで計測可能な乱流センサ付深海フロート型乱流計のKS-16-10航海での実海域試験（鶴見精機・RSI社との共同研究）を行い、有用性を明らかにした。アルゴフロートデータを用いて東北沖乱流強度の季節変動・海域を明らかにし、論文を出版した。

今後の研究の推進方策

1)高速水温計観測手法開発・乱流広域観測：2016年度の気象庁船AFP07観測において浸水が続出したコネクタを強固なものに改造し、165E南北海底までの観測など計11航海で乱流観測を実施、2015-2016年度との比較を通して、鉛直混合の時間変動研究に着手する。白鳳丸KH-17-5航海（安田主席10/18-12/17）を実施し、北海道沿岸から25N南北線、北緯28.5N線で海底までの日本周辺を囲む観測、ルソン海峡での観測を実施し、鉛直混合分布及び物質輸送を明らかにする。白鳳丸KH-17-3（6/23-8/7長澤、A02-3小畑、47N）, KH-17-4(8/12-10/5 22N)の太平洋横断航海、おしょろ丸北洋航海（公募大木、柳本天皇海山深層流係留回収）、新青丸KS-17-5（公募長井6/18-7/1伊豆海嶺黒潮から続流域）、新青丸KS-17-9（井上8/20-9/1:東北沖）その他航海での乱流観測データを収集し、鉛直混合分布・循環像解明につなげる。本年度は水産関係調査船に観測を拡大する。
2)水中グライダ集中観測システム開発・観測：新規乱流計ADCP搭載グライダSeaExplorerについて、テスト(6月上旬)、KS-17-5黒潮航海を通じての実用化を進め、既存グライダを含め複数集中観測を実施し、KH-17-5航海における伊豆海嶺付近でのPSI現象を対象にした観測を実施する。グライダADCP観測の有用性についての検討を進める(新規分担田中・藤尾)。
3)フロート型乱流観測手法開発・観測：KS-17-9航海における電磁流速計・高速水温計搭載フロートの投入・観測・解析（ワシントン大との共同研究）、乱流センサ付深海フロート乱流計を改良し、観測をKH-17-5航海で実施し、計測手法の検討及び深海までの時系列観測を実施する（鶴見精機・RSI社との共同研究）。

研究成果

• [国際共同研究] ワシントン大/PMEL(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ワシントン大/PMEL
• [国際共同研究] ロシア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: ロシア極東水文気象研究所
• [雑誌論文] 海上風による慣性振動の励起と近慣性内部重力波の海洋中への伝播に関する理論研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上龍一郎
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 26 ページ: 217-225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of the biogeochemical impact of iron-rich shelf water to the Green Belt in the southeastern Bering Sea (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, I. Yasuda, K. Kuma and J. Nishioka
  • 雑誌名: Cont. Shelf Res., in press 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.csr.2016.11.008.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coastal ocean and shelf-sea biogeochemical cycling of trace elements and isotopes: lessons learned from GEOTRACES (2017)
  • 著者名/発表者名: M. A. Charette, P. J. Lam, M.C. Lohan, E. Y. Kwon, V. Hatje, C. Jeandel, A. M. Shiller, G. A. Cutter, A. Thomas, P. W. Boyd, W. B. Homoky, A. Milne, H. Thomas, P. S. Andersson, D. Porcelli, T. Tanaka, W. Geibert, F. Dehairs, J. Garcia-Orellana
  • 雑誌名: Phil. Trans. R. Soc. A 巻: 374 ページ: 20160076
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1098/rsta.2016.0076.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 海上風により励起された近慣性内部重力波の背景流か存在する海洋中への伝播に関する理論研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上龍一郎
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wind-induced mixing in the North Pacific (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue R., M. Watanabe and S. Osafune
  • 雑誌名: Journal of Physical Oceanography 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Subsurface hydrographic structures and the temporal variations of Aleutian eddies (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Saito, I. Yasuda, K. Komatstu, H. Ishiyama, H. Ueno, H. Onishi, T. Setou and M. Shimizu
  • 雑誌名: Ocean Dynamics 巻: 66 ページ: 605-621
  • DOI: DOI 10.1007/s10236-016-0936-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Workshop on the Kuroshio Current and Extension System: Theory, Observations, and Ocean Climate Modelling-The Workshop Overview and Outcomes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Komuro, G. Danabasoglu, S. Marsland, X. Lin, S. Minobe, A. Pirani, T. Suzuki, I. Yasuda
  • 雑誌名: CLIVAR Exchanges 巻: 20 ページ: 1-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variability and mixing in the Kuroshio and impact on ecosystem and climate (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, I
  • 雑誌名: CLIVAR Exchanges 巻: 20 ページ: 10-13
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Turbulence estimation using fast-response thermistors attached to a free-fall vertical microstructure profiler (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, I. Yasuda and M. Nagasawa
  • 雑誌名: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 巻: 33 ページ: 2065-2078
  • DOI: DOI: 10.1175/JTECH-D-15-0220.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 水中グライダーによる沿岸海洋観測の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤進一・有馬正和・市川雅明・青木茂・奥西武・筧茂穂・長谷川大介・和川拓・安田一郎・田中雄大・黒田寛・清水勇吾
  • 雑誌名: 沿岸海洋研究 巻: 53 ページ: 125-133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ベーリング海南東部陸棚縁辺域での潮汐混合と溶存鉄輸送 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大、安田一郎、久万健志、西岡純、田中裕希、大西広二、上野洋路、増島雅親
  • 雑誌名: 月刊海洋号外 巻: 58 ページ: 47-55
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Preliminary report on the observations of turbulence and vertical nitrate flux in the Kuroshio through the Tokara Strait and Izu Ridge”, International Symposium (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tanaka, Daisuke Hasegawa, Ichiro Yasuda, Hideyuki Tsuji, Daigo Yanagimoto, Shinzo Fujio, Yasutaka Goto, Shinichi Ito, Jun Nishioka
  • 学会等名: cean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem
  • 発表場所: Tokyo 山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Turbulence and current observations in the Kuril Straits with underwater glider and moorings (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tanaka, Ichiro Yasuda, Daigo Yanagimoto, Shinzo Fujio, Yasutaka Goto, Jun Nishioka, Yuri N. Volkov
  • 学会等名: International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem
  • 発表場所: Tokyo 山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Variability of wind-induced mixing in the western North Pacific inferred from Argo floats and turbulence measurements under storms by micro-EM-APEX floats (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上 龍一郎, 渡辺 路生, 長船 哲史, クンゼ エリック, リエン レンチー, 田中 雄大, 伊藤 進一
  • 学会等名: International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem
  • 発表場所: Tokyo 山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary report on microstructure and mooring observations in the Kerama Gap (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上龍一郎,中村啓彦,安田一郎,柳本大吾,田中雄大,藤尾伸三
  • 学会等名: International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem
  • 発表場所: Tokyo 山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] 台湾からトカラ海峡および伊豆海嶺を横切る黒潮における乱流及び硝酸塩フラックス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大、長谷川大介、辻英将、柳本大吾、藤尾伸三、後藤恭敬、伊藤進一、安田一郎、西岡純、
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] 黒潮Nutrient Stream：源流から続流域の構造・硝酸塩輸送・変動と生物生産へのインパクト (2017)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生・廣江 豊・安田一郎
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「黒潮域における混合と栄養塩供給・生物生産へ与える影響」
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] 台湾からトカラ海峡および伊豆海嶺を横切る黒潮における乱流及び硝酸塩フラックス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大・長谷川大介・辻英将・柳本大吾・藤尾伸三・後藤恭敬・伊藤進一・安田一郎・西岡純
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「黒潮域における混合と栄養塩供給・生物生産へ与える影響」
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] 2016年6月混合水域における乱流混合・硝酸塩フラックス (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地将敬・後藤恭敬・安田一郎・纐纈慎也
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「黒潮域における混合と栄養塩供給・生物生産へ与える影響」
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] KH-16-7ケラマ海裂における観測速報 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村啓彦・安田一郎
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「黒潮域における混合と栄養塩供給・生物生産へ与える影響」
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] Ocean mixing processes: impact on biogeochemistry, climate and ecosystems (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuda I
  • 学会等名: PICES annaul meeting invited presentation
  • 発表場所: San Diego（米国）
  • 年月日: 2016-11-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Glider observation in the Bussol Strait (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tanaka, Ichiro Yasuda, Jun Nishioka, Yuri N. Volkov,
  • 学会等名: 7th EGO Conference on autonomous ocean gliders and their applications
  • 発表場所: Southampton （英国）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 千島カムチャツカ海溝における深層流量の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤尾伸三・柳本大吾・安田一郎・田中雄大・後藤恭敬・西岡純・Volkov Y
  • 学会等名: 2016年度日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] ロシア船を用いた親潮源流域の観測研究 - 航海の概要と親潮上流の栄養物質分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西岡純・安田一郎・小野数也・中村知裕・鈴木光次・渡辺豊・山下洋平・平譯享・Hongbin L.・藤尾伸三・柳本大吾・田中雄大・原田尚美・関宰・岡崎裕典・長尾誠也・井上睦夫・小畑元・田副博文・小川浩史・宗林留美・三寺史夫・江淵直人・若土正暁・Volkov Y.
  • 学会等名: 2016年度日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 千島ブッソル海峡での乱流観測：ロシア船マルタノフスキー観測から (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田一郎・田中雄大・柳本大吾・藤尾伸三・後藤恭敬・西岡純・Volkov Y.
  • 学会等名: 2016年度日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] ウルップ海峡での係留・乱流観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大・柳本大吾・安田一郎・藤尾伸三・後藤恭敬・西岡純・Volkov Y
  • 学会等名: 2016年度日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 千島ブッソル海峡での乱流観測：ロシア船マルタノフスキー観測から (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田 一郎 ・田中雄大 ・柳本大吾 ・藤尾伸三 ・後藤恭敬 ・西岡純 ・Y.Volko
  • 学会等名: 海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ウルップ海峡での流速・乱流観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大・柳本大吾・安田一郎・藤尾伸三・後藤恭敬・西岡純・Yuri Volkov
  • 学会等名: 2016海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ロシア船を用いた親潮源流域の観測研究－航海の概要と親潮上流の栄養物質分布－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 西岡 純、安田一郎、小野数也、中村知裕、鈴木光次、渡辺 豊、山下洋平、平譯 享、Hongbin LIU、藤尾伸三、柳本大吾、田中雄大、原田尚美、関 宰、岡崎裕典、長尾誠也、井上睦夫、小畑 元、田副博文、小川浩史、宗林留美、三寺史夫、江淵直人、若土正暁、Y. N. Volkov
  • 学会等名: 2016海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 千島カムチャツカ海溝における深層流量の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤尾伸三・柳本大吾・安田一郎・田中雄大・後藤恭敬・西岡純・Y. Volkov
  • 学会等名: 2016海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ウルップ海峡での係留・乱流観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中雄大、柳本大吾、安田一郎、藤尾伸三、後藤恭敬、西岡純、Yuri. N. Volkov
  • 学会等名: 日本海洋学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] BIOGEOCHEMICAL PROCESSES IN THE SEA OF OKHOTSK AND THE LINKAGES TO THE PACIFIC OCEAN (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Nishioka, I. Yasuda, Y. N. Volkov, A. Scherbinin
  • 学会等名: PIECE8
  • 発表場所: Vladivostok （ロシア）
  • 年月日: 2016-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Wind-induced mixing in North Pacific (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上龍一郎
  • 学会等名: 大気海洋相互作用研究会 山中湖シンポジウム
  • 発表場所: 東海大学山中湖セミナーハウス（山梨県南都留郡山中湖村）
  • 年月日: 2016-07-09
• [学会発表] Evaluation of the biogeochemical impact of iron-rich shelf water to the Green Belt in the southeastern Bering Sea (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tanaka, Ichiro Yasuda, Kenshi Kuma, Jun Nishioka, “
  • 学会等名: JpGU
  • 発表場所: Makuhari messe (千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] クリル海峡における混合過程が西部北太平洋亜寒帯域の物質循環に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西岡 純、 安田一郎
  • 学会等名: JpGU 2016 session AOS14-02
  • 発表場所: Makuhari Messe(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] ENSOと18.6年周期潮汐変動との関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田一郎
  • 学会等名: JpGU2016_OMIX_Session
  • 発表場所: Makuhari Messe(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Availability of turbulence measurements using a microstructure profiler attached to a CTD frame (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Goto・Ichiro Yasuda・Maki Nagasawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union MEETING 2016
  • 発表場所: Makuhari Messe(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-21
  • 国際学会
• [図書] 新学術領域研究「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 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田一郎
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: JpGU ニュースレター
• [図書] 新学術領域研究「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」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田一郎
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Ocean Breeze
• [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] 計画研究概要・メンバ：A01-1 鉛直混合の観測手法・システム開発と広域観測
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/members/a01-1/
• [備考] 研究成果・実績：A01-1 鉛直混合の観測手法・システム開発と広域観測
  • URL: http://omix.aori.u-tokyo.ac.jp/achievements/
• [学会・シンポジウム開催] OMIX International Workshop 新学術領域「新海洋混合学」 (2017)
  • 発表場所: 東京大学山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-17