黒潮・親潮等海洋前線帯の大気海洋結合系における役割とその経年変動の予測可能性

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用ｈｏｔｓｐｏｔ
• 研究課題/領域番号: 19H05701
• 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: 野中 正見 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), グループリーダー (90358771)
• 研究分担者: 三寺 史夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943) ; 東塚 知己 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40376538) ; 笹井 義一 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), 主任研究員 (40419130) ; 佐々木 英治 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員(シニア) (50359220) ; 碓氷 典久 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (50370333) ; 小守 信正 慶應義塾大学, 自然科学研究教育センター(日吉), 研究員 (80359223) ; 田口 文明 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (80435841) ; 木戸 晶一郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 研究員 (40878394)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 海洋前線帯 / 海洋中規模渦 / 予測可能性 / 経年変動 / 長期変化

研究実績の概要

本課題では、中緯度大気海洋結合系の基盤をなす海洋前線帯の形成・変動の理解を更に進め、その予測可能性を明らかにすることを目標とし、今年度、以下のような成果を得た。
気象庁で台風の強度予報に用いる重回帰モデルに基づく統計ガイダンスでは、海洋に関する説明変数として海面水温と海洋表層の貯熱量を使用している。現在のガイダンスでは、海面水温と海洋貯熱量は予測開始時の値に固定されており、台風に対する海洋の応答が考慮されにくい。そこで海洋モデルで予報した海面水温と海洋貯熱量を用いることで台風と海洋の結合過程を考慮した「疑似海洋結合」システムを開発し、2020年の全台風を対象に予測実験を行った結果、3－5日予報が10%程度改善することが示された。気象庁で実際に用いるシステムを基盤にした実験で定量的な改善が示された意義は大きい。
一方、海洋前線帯と海洋中規模渦の変動とその予測の可能性を明らかにするため、前年度開発した渦解像海洋再解析データを初期値として海洋変動を予測するシステムを開発し、1994-2020年の各年1月から3年先までの予測実験を実施した。その結果、黒潮続流とメキシコ湾流の流速とそれぞれの下流域の海洋渦の活動度の経年変動を1－2年先まで高い精度で予測可能であることが示された。
また、より長期の変化として、黒潮続流が過去29年間で約200km北上していることを人工衛星観測データから解明した。大気の長期的な変化を調査した結果、黒潮続流の緯度帯以北において、風応力カールが負のトレンドを持つことが示された。この風系のトレンドは海洋の亜熱帯循環とその北端に形成される黒潮続流の北上と矛盾しないものであり、実際、数値シミュレーション実験から風系のトレンドが黒潮続流の北上を生じさせることが示された。以上のように、海洋前線帯の変動とその予測可能性について、その理解を進め、定量的に示すことに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] ハワイ大学/カリフォルニア大学/NOAA PMEL(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハワイ大学/カリフォルニア大学/NOAA PMEL
• [国際共同研究] 南海海洋研究所(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 南海海洋研究所
• [雑誌論文] Seasonal Prediction System Using CFES and Comparison with SINTEX-F2 (2024)
  • 著者名/発表者名: Ogata, T., N. Komori, T. Doi, A. Yamamoto, and M. Nonaka
  • 雑誌名: SOLA 巻: 20 ページ: 92-101
  • DOI: 10.2151/sola.2024-013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intensification of Pacific tropical instability waves over the recent three decades (2024)
  • 著者名/発表者名: Wang, M., SP. Xie, H. Sasaki, M. Nonaka, and Y. Du
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: 14 ページ: 163-170
  • DOI: 10.1038/s41558-023-01915-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Typhoon Intensity Forecasts using TIFS with Pseudo Ocean Coupling (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, M., N. Usui, N. Hirose
  • 雑誌名: SOLA 巻: 20 ページ: 86-91
  • DOI: 10.2151/sola.2024-012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Increased Horizontal Resolution of an Ocean Model on Carbon Circulation in the North Pacific Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Tsujino, H., H. Nakano, K. Sakamoto, L.S. Urakawa, K. Toyama, N. Kosugi, Y. Kitamura, M. Ishii, S. Nishikawa, H. Nishikawa, T. Sugiyama, Y. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: 16 ページ: e2023MS003720
  • DOI: 10.1029/2023MS003720
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Future changes in marine heatwaves based on high-resolution ensemble projections for the northwestern Pacific Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y., Nakano, H., Urakawa, L. S., Toyoda, T., Sakamoto, K., Nishikawa, S., Sugiyama, T., Kurogi, M., Ishikawa, Y., Sato, K., and Yamanaka, G.
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 80 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10872-024-00714-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism and impact of zonally contrasting seasonal variations in sea-surface salinity in the North Pacific and North Atlantic oceans (2023)
  • 著者名/発表者名: Kido, S., S. Katsura, M. Nonaka and Y. Tanimoto
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 219 ページ: 103124
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2023.103124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Classification of interannual surface layer salinity variability (2023)
  • 著者名/発表者名: Katsura, S., J. Sprintall, S. Kido, Y. Tanimoto, and M. Nonaka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2022GL102261
  • DOI: 10.1029/2022GL102261
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Forcing Mechanisms associated with the Destructive Record-High 2008 Ocean Swell Wave in Toyama Bay (2023)
  • 著者名/発表者名: Nomura, S., B. Taguchi, H.Tamura, and S. Okajima
  • 雑誌名: Earth and Space Science 巻: 10 ページ: e2022EA002750
  • DOI: 10.1029/2022EA002750
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skillful multiyear prediction of the Kuroshio and Gulf Stream jets and eddies (2023)
  • 著者名/発表者名: Kido, S., M. Nonaka, and Y. Miyazawa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2023GL103705
  • DOI: 10.1029/2023GL103705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dominant forcing regions of decadal variations in the Kuroshio Extension revealed by a linear Rossby wave model (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Y., and T. Tozuka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2023GL102995
  • DOI: 10.1029/2023GL102995
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of mixed layer depth in Kuroshio Extension decadal variability (2023)
  • 著者名/発表者名: Tozuka, T., T. Toyoda, and M. F. Cronin
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2022GL101846
  • DOI: 10.1029/2022GL101846
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A study of the simulated climatological January mean upwelling in the northwestern Gulf of Alaska (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuan, N., H. Mitsudera, and H. Sasaki
  • 雑誌名: Ocean Dynamics 巻: 73 ページ: 729-742
  • DOI: 10.1029/2022JC018915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Northward shift of the Kuroshio Extension during 1993－2021 (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y., Nakano, H., Urakawa, L. S., Toyoda, T., Aoki, K., and Usui, N.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 16223
  • DOI: 10.1038/s41598-023-43009-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Climatic Hotspot2 project in Japan for further understanding of mid-latitude air-sea interactions (2024)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.,
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between decadal variability of the Kuroshio Extension and El Ni?o/Southern Oscillation Modoki revealed by a linear Rossby wave model (2024)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Y., and Tozuka, T.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Climatic hotspot2 project (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: The Fourth Session of the CSK-2 International Steering Group
  • 国際学会
• [学会発表] Japanese Climatic Hotspot2 project for mid-latitude ocean-atmosphere interactions (2023)
  • 著者名/発表者名: 野中正見
  • 学会等名: 大気海洋相互作用に関する研究集会
• [学会発表] Mid-latitude ocean-atmosphere variability and predictability (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: APL-CMCC-ACCESS Workshop on "Empowering Human Wellbeing through Advances in Climate Analysis and Prediction"
  • 国際学会
• [学会発表] Recent progresses in the studies of mid-latitude air-sea interactions (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: APL-ICAR Workshop on "Climate Research and Applications for Mitigating Extreme Events in Asia-Pacific”
  • 国際学会
• [学会発表] Climatic Hotspot2 project in Japan for further understandings of mid-latitude air-sea interactions (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: IUGG2023
  • 国際学会
• [学会発表] Climatic Hotspot2 project (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Climatic Hotspot2 project in Japan: results from its four years (2023)
  • 著者名/発表者名: Nonaka, M.
  • 学会等名: JpGU2023
  • 国際学会
• [学会発表] 高解像大気海洋結合モデルにおける黒潮続流の十年規模変動と中央熱帯太平洋の関係性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田村優樹人, 東塚知己
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] Dominant forcing regions of decadal variations in the Kuroshio Extension revealed by a linear Rossby wave model (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Y., T. Tozuka
  • 学会等名: International Workshop on Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Dominant forcing regions of decadal variations in the Kuroshio Extension revealed by a linear Rossby wave model (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Y., T. Tozuka
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancing precipitation regime and profile databases for the GSMaP precipitation retrieval and combined observation of melting precipitation particles (2023)
  • 著者名/発表者名: Hamada, A., K. Aonashi, Y. N. Takayabu, and K. Kanemaru
  • 学会等名: Joint PI Meeting of JAXA Earth Observation Missions FY2023
  • 国際学会
• [学会発表] 高海面水温上での海上気温上昇の抑制 (2023)
  • 著者名/発表者名: 青島 美穂，田口 文明，安永 数明，濱田 篤
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 降水粒子撮像観測およびマイクロレインレーダ観測を用いた融解層付近の降水粒子の統計解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 濱田 篤，辻 泰成，安永 数明，鈴木 賢士，金子 有紀
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 黒潮続流域におけるメソ～総観規模低気圧の統計解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 九鬼 雪花，濱田 篤，田口 文明，安永数明
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 日本海寒帯気団収束帯(JPCZ)の気候学的な特徴 (2023)
  • 著者名/発表者名: 二宮 秀，安永 数明，濱田 篤，山崎 哲，福井 真
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 黒潮続流域におけるメソ～総観規模低気圧の統計解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 九鬼 雪花，濱田 篤，田口 文明，安永 数明
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 高海面水温上での海上気温上昇の抑制 (2023)
  • 著者名/発表者名: 青島 美穂，田口 文明，安永 数明，濱田 篤
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 日本周辺における海洋貯熱量と黒潮続流の流路変動の関係 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀 聡太, 田口 文明
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 日本海における海洋熱波頻度の三次元構造と近年の急増 (2023)
  • 著者名/発表者名: 本林 英也, 田口 文明, 美山 透
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] Simulated decadal variations of phytoplankton concentration anomalies in the upstream Kuroshio Extension region with a focus on subsurface maxima (2023)
  • 著者名/発表者名: Tozuka, T, Y. Sasai, S. Yasunaka, H. Sasaki, and M. Nonaka
  • 学会等名: IUGG2023
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical analysis of meso- to synoptic-scale cyclone activity over the Kuroshio and Kuroshio Extension regions (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuki, S., A. Hamada, K. Yasunaga, and B. Taguchi
  • 学会等名: International Workshop on Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Suppressed increase of surface air temperature over the warm ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: Aoshima, A., B. Taguchi, K. Yasunaga, and A. Hamada
  • 学会等名: International Workshop on Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Climatological changes in the JPCZ (2023)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, S., K. Yasunaga, A. Hamada, B. Taguchi, A. Yamazaki, and S. Fukui
  • 学会等名: International Workshop on Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Simulated decadal variations of surface and subsurface phytoplankton in the upstream Kuroshio Extension region (2023)
  • 著者名/発表者名: Tozuka, T, Y. Sasai, S. Yasunaka, H. Sasaki, and M. Nonaka
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical analysis of meso- to synoptic-scale cyclone activity over the Kuroshio and Kuroshio Extension regions (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuki, S., A. Hamada, B. Taguchi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Interannual-to-decadal modulation of wintertime sub-seasonal variability over the Eurasia-East Asian sector (2023)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., K. Nishii, M. Mori, H. Nakamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] OFES2-NPZDモデルにより再現された黒潮続流域における植物プランクトン濃度の十年規模変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 東塚 知己、笹井 義一、佐々木 英治、野中 正見
  • 学会等名: 日本海洋学会2021年度秋季大会 (online)
• [学会発表] Assimilation of Himawari-8 sea surface temperature with weak-constraint 4D-Var (2023)
  • 著者名/発表者名: Usui, N., N. Hirose, Y. Fujii, and I. Ishikawa
  • 学会等名: International Workshop on Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability
  • 国際学会
• [学会発表] Assimilation of high-resolution sea surface temperature into an eddy-resolving ocean model with a weak-constraint 4D-Var method (2023)
  • 著者名/発表者名: Usui, N., N. Hirose, Y. Fujii, and I. Ishikawa
  • 学会等名: OceanPredict DA-TT meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 黒潮・黒潮続流に強制された日本沿岸水位変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 碓氷典久, 小川浩司
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 招待講演
• [学会発表] Cold- versus warm-season-forced variability of net Kuroshio transport (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y.
  • 学会等名: The Fourth Session of the CSK-2 International Steering Group
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 船舶観測, アルゴフロート, および数値モデルを用いた黒潮と水塊の時間変動の研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上雄真, 中野英之, 豊田隆寛, 坂本圭, 浦川昇吾, 杉本周作
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 招待講演
• [学会発表] Interactions between ocean and successive typhoons in the Kuroshio region in 2018 in atmosphere-ocean coupled model simulations (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y., H. Nakano. Nakano, S. Urakawa, T. Toyoda, K. Sakamoto, H. Yoshimura, E. Shindo, and G. Yamanaka
  • 学会等名: AOGS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Cold- versus warm-season-forced variability of net Kuroshio transport south of Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, Y., H. Nakano, S. Urakawa, T. Toyoda, K. Sakamoto, G. Yamanaka, and S. Sugimoto
  • 学会等名: AOGS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 北西太平洋における海洋熱波のマルチシナリオ高解像度アンサンブル将来予測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上雄真、中野英之、浦川昇吾、豊田隆寛、坂本圭、山中吾郎、西川史朗、杉山徹、黒木聖夫、石川洋一、佐藤克成
  • 学会等名: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 寒候期の大気強制が主導する黒潮流量の変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上雄真, 中野英之, 浦川昇吾, 豊田隆寛, 坂本圭, 山中吾郎, 杉本周作
  • 学会等名: 2023年度大槌シンポジウム
• [学会発表] 寒候期の大気強制が主導する黒潮と北太平洋亜熱帯モード水の変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上雄真, 中野英之, 浦川昇吾, 豊田隆寛, 坂本圭, 山中吾郎, 杉本周作
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [備考] 変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用hotspot
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/apl/hotspot2/index.html
• [学会・シンポジウム開催] 新学術領域研究 「変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用hotspot」 第2回国際会議 “Mid-latitude Ocean-Atmosphere Interactions: Their Processes and Predictability” (2023)