北極海の環境変動メカニズム

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11309001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 池田 元美 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (50261227)
• 研究分担者: 見延 庄士郎 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70219707) ; 白澤 邦男 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (50196622) ; 田中 教幸 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助教授 (10261348) ; 牛尾 収輝 国立極地研究所, 北極圏環境研究センター, 助手 (50211769) ; 服部 寛 北海道東海大学, 教授 (60208543)
• キーワード: 北極圏 / 生物化学物理結合系 / 気候変動

研究概要

気候変動に関する研究成果としては、極渦という北極上空の反時計回りの大気循環が変動しており、この北極振動と呼ばれる現象が海氷分布の多寡に応じるメカニズムを提唱した。すなわち、海氷が少ない時は大気により多くの熱量が与えられ、極渦が強化すると、その力学的影響によって、海氷と低温低塩の表層水を北極海から大西洋に押し出し、そのかわりに暖かい大西洋水を北極海に導き入れる。大西洋水は海氷を解かす傾向をもつ。この正のフィードバックと北極海・大西洋の海水交換による振動現象が結合すると北極振動が励起される。もう一件の成果として、アジアから北米に至る太平洋域で、20年周期の変動が卓越しており、それは降水量の変動を伴っていることを示した。
海氷海洋モデルを用いた研究成果としては、海水が存在する海洋で高密度水が形成され、それは海底斜面に沿って下るが、北半球では地球回転の影響を受けて、斜面下方に向って右方向に移動しながら下ることを示した。この簡略モデルの結果と比較する準備段階として、海洋循環モデルを用いて海底境界層のふるまいを調べたところ、境界層水は慣性周期振動を伴いながら高密度水と同じように斜面を下ること、また海底粘性が強いと下方運動が大きくなることがわかった。
バルト海における現場観測の結果から、海氷下の境界層中の乱流構造を解明した。すなわち、境界層より下の海洋がもっている熱量を、鉛直混合によって境界層に取りこんでいるプロセスが、季節時間スケールでの海氷生成融解に重要であるがわかった。このプロセスをパラメータ化してモデル研究に役立てる計画である。

研究成果

• [文献書誌] Wang, J., M. Ikeda, F. Saucier, Z. Zhang: "A theoretical, two-layer, reduced-gravity model for descending dense water flow on continental slopes"J. Geophys. Res.. (in press).
• [文献書誌] Ikeda, M., J. Wang, J-P. Zhao: "Hypersensitive decadal oscillations in the Arctic/sub arctic climate"Geophys. Res. Left.. 28. 1275-1278 (2001)
• [文献書誌] Kawamura, T., Shirasawa, K., Kobinata, K: "Physical properties and isotopic characteristics of landfast sea ice around the North Water (NOW) Polynya"Atmosphere-Ocean. 39(3). 173-182 (2001)
• [文献書誌] Kawamura, T., Shirasawa, K., Ishikawa, N., Lindfors, A., Rasmus, K., Grankog, M., Ehn, J., Leppiranta, M., Martma, T., Vaikmae, R.: "Time-series observations of the structure and properties of brackish ice in the Gulf of Finland"Annals of Glaciology. 33. 1-4 (2001)
• [文献書誌] Shirasawa, K., Kobinata, K., Kawamura, T.: "Eddy flux measurements below ice and oceanic boundary layer (OBL) studies"BALTEX-BASIS Final Report MAS3-CT97-0117 Contract with EC, International BALTEX Secretariat. 19. 170-178 (2001)
• [文献書誌] Minobe, S., T. Nakanowatari: "Global Structure of Bidecadal Precipitation Variability in Boreal Winter"Geophys. Res. Lett.. (in press).
• [文献書誌] Minobs. S., T. Manabe, A. Shouji: "Maximal wavelet filler and its application to Bi-Decadal Oscillation over the North Pacific"J. Climate.. (in press).