深層海洋大循環の解明に向けた乱流ホットスポットの定量化

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17340139
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日比谷 紀之 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80192714)
• 研究分担者: 磯田 豊 北海道大学, 大学院・水産科学研究院, 准教授 (10193393) ; 北出 裕二郎 東京海洋大学, 海洋科学部, 准教授 (50281001) ; 羽角 博康 東京大学, 気候システム研究センター, 准教授 (40311641)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• キーワード: 鉛直乱流拡散係数 / 乱流ホットスポット / グローバルマップ / 緯度依存性 / 内部潮汐波 / 深海乱流計 / 深層海洋大循環 / 投棄式流速計

研究概要

深海乱流計TurboMAP-Dを使用して、北太平洋の53地点における乱流拡散強度の直接観測を行った。その結果、20°N-30°Nでの乱流拡散強度は、局所的に得られる半日周期の内部潮汐波エネルギー密度のオーダーに比例して大きくなり、特に、伊豆-小笠原海嶺では10^<-4>m^2s^<-1>以上にも達することがわかった。これに対して、30°Nより高緯度側、および、20°Nより低緯度側では局所的に得られる半日周期の内部潮汐波エネルギー密度の大きさに関わらず、乱流拡散強度は10^<-5>m^2s^<-1>程度にとどまることが示された。これらの観測事実は、Hibiya et a1.(2006)によってまとめられた乱流ホットスポットのグローバルマップと整合的なものであることが確認できた。
次に、この乱流ホットスポットが太平洋の深層海洋大循環に与える影響について、簡略化した海洋大循環モデルを用いて考察した。その結果、乱流ホットスポットにおける湧昇量は、深層水の形成量とバランスするには不十分であり、赤道を北向きに通過する深層水の流量は、係留流速計および船上観測から推定された流量と比較すると明らかに小さくなった。この計算結果は、係留流速計および船上観測に基づく循環流量が過大評価である可能性を示しており、この流量を再現するために鉛直乱流拡散係数をチューニングしている現在の海洋大循環モデルの有効性に対して警鐘を鳴らしたものといえる。
なお、雇用を予定していた研究支援者の突然の人事異動により平成18年度内に実施が不可能となった「アリューシャン海域での深海乱流観測とそのデータを組み込んだ数値計算」という本研究計画の重要部分は、平成19年度に経費を繰り越し、研究代表者と研究分担者とが協力することで、無事完了することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Energetics of wind-induced turbulent mixing in the ocean (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 64・1 ページ: 131-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Energetics of wind-induced turbulent mixing in the ocean (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 64(1) ページ: 131-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Interannual variability and predictability of summertime significant wave heights in the western North Pacific (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, W., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 63・2 ページ: 203-213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Microstructure measurements in the mid-depth watersof the North Pacific (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa, M., T. Hibiya, K. Yokota, Y. Tanaka, S. Takagi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34・5 ページ: L05608,doi : 10.1029/2006GL028695
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Meridional overturning circulation of the deep Pacific estimatedassuming the vertical advective-diffusive balance (2007)
  • 著者名/発表者名: Endoh, T., T. Hibiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34・11 ページ: L11602,doi : 10.1029/2007GL030027
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Estimates of tidal energy dissipation and diapycnal diffusivity in the Kuril Straits using TOPEX/POSEIDON altimeter data (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 112・10 ページ: C10021,doi : 10.1029/2007 JC004172
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Latitudinal dependence of diapycnal diffusivity in the thermocline observed using a microstructure profiler (2007)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., M. Nagasawa, Y. Niwa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34・24 ページ: L24602,doi : 10.1029/2007GL032323
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 風応力擾乱によって励起された内部重力波の全球的な空間分布に関する数値実験 (2007)
  • 著者名/発表者名: 日比谷紀之, 丹羽淑博, 遠藤貴洋, 長澤真樹, 田中祐希, 杉山佳史, 毛利研
  • 雑誌名: 平成18年度 東京大学気候システム研究センター共同研究報告書 ページ: 56-58
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Interannual variability and predictability of summertime significant wave heights in the western North Pacific (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, W., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 63(2) ページ: 203-213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Microstructure measurements in the mid-depth waters of the North Pacific (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa, M., T. Hibiya, K. Yokota, Y. Tanaka, S. Takagi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34(5), doi: 10.1029/2006GL028695 ページ: L05608
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Meridional overturning circulation of the deep Pacific estimated assuming the vertical advective-diffusive balance (2007)
  • 著者名/発表者名: Endoh, T., T. Hibiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34(11), doi: 10.1029/2007GL030027 ページ: L11602
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Estimates of tidal energy dissipation and diapypnal diffusivity in the Kuril Straits using TOPEX/POSEIDON altimeter data (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 112(10), doi: 10.1029/2007 JC004172 ページ: C10021
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Latitudinal dependence of diapycnal diffusivity in the thermocline observed using a microstructure profiler (2007)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., M. Nagasawa, Y. Niwa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 34(24), doi:10.1029/2007GL032323 ページ: L24602
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Global mapping of wind-induced internal wave energy in the deep ocean (in Japanese) (2007)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., Y. Niwa, T. Endoh, M. Nagasawa, Y. Tanaka, Y. Sugiyama, K. Mohri
  • 雑誌名: Cooperative Research Report for 2006, Center for Climate System Research, University of Tokyo ページ: 56-58
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Global mapping of diapycnal diffusivity in the deep ocean based on the results of expendable current profiler (XCP)surveys (2006)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., M. Nagasawa, Y. Nlwa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 33・3 ページ: L03611,doi : 10.1029/2005GL025218
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of the meridional overturning circulation with“mixing hotspots" in the Pacific Ocean (2006)
  • 著者名/発表者名: Endoh, T., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 62・3 ページ: 259-266
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of enhanced energy dissipation near a seamount (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwamae, N., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 62・6 ページ: 851-858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 太平洋における「乱流ホットスポット」の分布から示唆される深層海洋大循環に関する数値的研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 日比谷紀之, 丹羽淑博, 遠藤貴洋, 長澤真樹, 田中祐希, 丹野友海
  • 雑誌名: 平成17年度東京大学気候システム研究センター共同研究報告書 ページ: 26-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Global mapping of diapycnal diffusivity in the deep ocean based on the results of expendable current profiler (XCP) surveys (2006)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., M. Nagasawa, Y. Niwa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 33(3), doi: 10.1029/2005GL025218 ページ: L03611
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of the meridional overturning circulation with "mixing hotspots" in the Pacific Ocean (2006)
  • 著者名/発表者名: Endoh, T., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 62(3) ページ: 159-266
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of enhanced energy dissipation near a seamount (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwamae, N., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 62(6) ページ: 851-858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of the meridional overturning circulation with "mixing hotspots" in the Pacific Ocean (in Japanese) (2006)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., Y. Niwa, T. Endoh, M. Nagasawa, Y. Tanaka, T. Tanno
  • 雑誌名: Cooperative Research Report for 2005, Center for Climate System Research, University of Tokyo ページ: 26-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Global mapping of diapycnal diffusivity for the accurate modeling of global overturning circulation (in Japanese) (2006)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T.
  • 雑誌名: To what extent the global warming has been clarified? - Contribution of Japanese scientists, and future prospect in 2006 - (edited by I. Koike)(Maruzen) ページ: 277
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Bispectral analysis of energy transfer within the two-dimensional oceanic internal wave field (2005)
  • 著者名/発表者名: Furuichi, N., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Physical Oceanography 35・11 ページ: 2104-2109
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Time aliasing in estimating the wind-induced inertial energy : Comment on“Improved global maps and 54-year history of wind-work on ocean inertial motions"by Matthew. H. Alford (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., T. Hibiya, T. Enomoto
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 32・8 ページ: L08603,doi : 10.1029/2005GL022367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Submarine volcanic activity, ocean-acoustic wavesand internal ocean tides (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugioka, H., Y. Fukao, T. Hibiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 32・24 ページ: L24616,doi : 10.1029/2005GL024001
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Estimates of energy dissipation rates in the three-dimensionaldeep ocean internal wave field (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 61・1 ページ: 123-127
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Temporal variability of high vertical wavenumber shear over the Izu-Ogasawara Ridge (2005)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa, M., T. Hibiya, N. Furuichi, S. Takagi
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 61・6 ページ: 1101-1105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Assessment of finescale parameterization of deep ocean mixing using a new microstructure profiler (2005)
  • 著者名/発表者名: Yokota, K., T. Hibiya, M. Nagasawa, S. Takagi
  • 雑誌名: La Mer 43・1-2 ページ: 43-48
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] アラスカ湾の中暖水 (2005)
  • 著者名/発表者名: 磯田豊, 窪瀬 健太郎, 高木省吾, 日比谷紀之
  • 雑誌名: 北海道大学水産科学研究彙報 56・1 ページ: 7-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 海洋深層における近慣性流シアー強度の空間分布に関する研究 (2005)
  • 著者名/発表者名: 日比谷紀之, 丹羽淑博, 遠藤貴洋, 長澤真樹, 田中祐希, 丹野友海
  • 雑誌名: 平成16年度東京大学気候システム研究センター共同研究報告書 ページ: 28-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Bispectral analysis of energy transfer within the two-dimensional oceanic internal wave field (2005)
  • 著者名/発表者名: Furuichi, N., T. Hibiya, Y. Niwa
  • 雑誌名: Journal of Physical Oceanography 35(11) ページ: 2104-2109
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Time aliasing in estimating the wind-induced inertial energy: Comment on "Improved global maps and 54-year history of wind-work on ocean inertial motions" by Matthew. H. Alford (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., T. Hibiya, T. Enomoto
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 32(8), doi:10.1029/ 2005GL022367 ページ: L08603
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Submarine volcanic activity, ocean-acoustic waves and internal ocean tides (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugioka, H., Y. Fukao, T. Hibiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 32(24), doi:10.1029/2005GL024001 ページ: L24616
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Estimates of energy dissipation rates in the three-dimensional deep ocean internal wave field (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M, T. Hibiya
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 61(1) ページ: 123-127
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Temporal variability of high vertical wavenumber shear over the Izu-Ogasawara Ridge (2005)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa, M, T. Hibiya, N. Furuichi, S. Takagi
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 61(6) ページ: 1101-1105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Assessment of finescale parameterization of deep ocean mixing using a new microstructure profiler (2005)
  • 著者名/発表者名: Yokota, K., T. Hibiya, M. Nagasawa, S. Takagi
  • 雑誌名: La Mer 43(1-2) ページ: 43-48
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mesothermal water in the Gulf of Alaska (in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Isoda, Y., K. Kubose, S. Takagi, T. Hibiya
  • 雑誌名: Bulletin of Fisheries Sciences, Hokkaido University 56(1) ページ: 7-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Numerical study of the spatial distribution of near-inertial current shear in the deep ocean (in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, T., Y. Niwa, M. Watanabe, N. Furuichi, N. Iwamae
  • 雑誌名: Cooperative Research Report for 2004, Center for Climate System Research, University of Tokyo ページ: 28-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 地球温暖化はどこまで解明されたか一日本の科学者の貢献と今後の展望2006-, 小池勲夫編(分担執筆第3章第4節「深層海洋大循環モデルの高度化に向けた乱流拡散係数のグローバルなマッピング」) (2006)
  • 著者名/発表者名: 日比谷紀之
  • 総ページ数: 277
  • 出版者: 丸善株式会社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より