北極漂流横断観測による「新しい北極海」の探究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03745
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 猪上 淳 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (00421884)
• 研究分担者: 川口 悠介 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (00554114) ; 野村 大樹 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (70550739)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 北極海 / 大気ー海氷ー海洋相互作用 / 気候システム

研究実績の概要

次年度に予定されているMOSAiC乗船の準備を進めると同時に、日本船舶やMOSAiCの先行レグで取得されたデータの解析を実施した。
①2018年11月の「みらい」北極航海で取得したデータを用い、様々な海氷密接度データを境界値とした波高計算を行ったところ、海氷密接度データのバラツキが、波高予測のバラツキと密接に関連することが示され、海氷縁の海氷データセットの精緻化が重要であることが示された（Nose et al. 2019 TCD）。また暖水塊が流入するベーリング海やベーリング海峡の海洋構造を境界条件として正確に与えると、チュクチ海域における数日先の海氷予測が改善することが分かった（De Silva et al. 2020, Pol.Geo.）。この成果は、2019年「みらい」北極航海の海氷予測支援として社会実装することにも貢献した。
②2019年10月に「みらい」北極航海において、アラスカ沖合の海氷減少海域における海洋表層の熱の放出や海水面の結氷過程を捉えることを目的とした乱流観測と漂流ブイによる海洋物理調査を実施した。海洋混合層が風成の鉛直混合によって深化する過程で、海水の水平的な振動の共鳴が検出された。今後、海氷後退が進む北極海のモデル化に際して、変動予測の高精度化に役立てる。同航海では、MOSAiCプロジェクトと同期した高層気象観測の強化も行い、中高緯度の気象予測における予測可能性研究に資する基礎データも取得した。
②2020年3月までにMOSAiCで取得された海氷ー大気間二酸化炭素およびメタンフラックスデータの解析を実施した。冬季は海氷温度が低く、海氷ブラインの気体濃度は大気に対して過飽和となるため、二酸化炭素およびメタンは大気に対して放出源として働くことが分かった。今後得られる春季および夏季の各パラメータの観測データを加え、季節変化に着目した解析が期待される。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

R1年度に予定していた活動は概ね達成できたが、R2年度へ向けた準備をする過程で、特にMOSAiCプロジェクトによるドイツ砕氷船の乗船について、新型コロナウイルスの影響を大きく受ける状況となっている。具体的には、R2年度上半期に研究分担者2名が乗船する予定であったが（4月15日から２ヶ月間、6月15日から２ヶ月間）、海外渡航の規制が日本を含む世界中で行われ、国際共同研究者の乗船者の交代が極めて困難となっている（5月8日現在）。それに伴い船の運航計画も頻繁に変更が入り、（乗船者の罹患リスクも含めた安全対策も含め）乗船できるかどうか調査中である。したがって、R2年度に予定していた乗船観測研究は実施できない可能性も出てきており、全体研究計画に影響を及ぼさないような代替研究の検討も行なっている。
また、MOSAiCに関連して第6回国際北極研究シンポジウム（ISAR-6）が3月上旬に開催される予定であったが、新型コロナウイルスの影響でシンポジウム自体がキャンセルとなった。当研究課題でスペシャルセッションを企画し、約30名のセッションとなる予定であった。

今後の研究の推進方策

MOSAiCプロジェクトは2019年10月から開始され、共同で観測してきた項目もあるため、これまでの観測データは共有されている。したがって、仮に新型コロナウイルスの影響で次年度にMOSAiCに乗船できなくなったとしても研究計画自体は遂行可能で、データ解析や数値モデルの研究に比重を置いた措置をとることも想定している。

研究成果

• [国際共同研究] Alfred Wegener Institute (AWI)(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Alfred Wegener Institute (AWI)
• [国際共同研究] ECMWF(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ECMWF
• [国際共同研究] Environment and Climate Change Canada(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Environment and Climate Change Canada
• [雑誌論文] Review of forecast skills for weather and sea ice in supporting Arctic navigation (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Jun
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100523～100523
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100523
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Do Strong Winds Impact Water Mass, Nutrient, and Phytoplankton Distributions in the Ice‐Free Canada Basin in the Fall? (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishino Shigeto、Kawaguchi Yusuke、Inoue Jun、Yamamoto‐Kawai Michiyo、Aoyama Michio、Harada Naomi、Kikuchi Takashi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 125 ページ: e2019JC015428
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2019JC015428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Medium range sea ice prediction in support of Japanese research vessel MIRAI’s expedition cruise in 2018 (2020)
  • 著者名/発表者名: De Silva Liyanarachchi Waruna Arampath、Inoue Jun、Yamaguchi Hajime、Terui Takeshi
  • 雑誌名: Polar Geography 巻: 2020 ページ: 1～17
  • DOI: https://doi.org/10.1080/1088937X.2019.1707317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Storm mediated ocean-atmosphere heat exchange over the Arctic Ocean: A case study of a Barents Sea cyclone observed in January 2011 (2020)
  • 著者名/発表者名: Manda Atsuyoshi, Mitsui Taku, Inoue Jun, Hori E. Masatake, Kawamoto Kazuaki, Komatsu Kensuke
  • 雑誌名: Okhotsk Sea and Polar Oceans Research 巻: 4 ページ: 1～9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Saroma-ko Lagoon Observations for sea ice Physico-chemistry and Ecosystems 2019 (SLOPE2019)（サロマ湖における海氷の物理・化学・生物学研究） (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., P. Wongpan, T. Toyota, T. Tanikawa, Y. Kawaguchi, T. Ono, T. Ishino, M. Tozawa, T. P. Tamura, I, S. Yabe, E. Y. Son, F. Vivier, A. Lourenco, M. Lebrun, Y. Nosaka, T. Hirawake, A. Ooki, S. Aoki, B. Else, F. Fripiat, J. Inoue, and M. Vancoppenolle
  • 雑誌名: Bulletin of Glaciological Research 巻: 38 ページ: 1～12
  • DOI: https://doi.org/10.5331/bgr.19R02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influence of warm-core eddy on dissolved methane distributions in the southwestern Canada basin during late summer/early fall 2015 (2019)
  • 著者名/発表者名: Bui Oanh Thi Ngoc、Kameyama Sohiko、Kawaguchi Yusuke、Nishino Shigeto、Tsunogai Urumu、Yoshikawa-Inoue Hisayuki
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 22 ページ: 100481～100481
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.polar.2019.100481
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Warming of the Chukchi Slope Through the Barrow Canyon Outflow in the 2016?2017 Winter (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura Satoshi、Onodera Jonaotaro、Itoh Motoyo、Kikuchi Takashi、Nishino Shigeto、Kawaguchi Yusuke、Watanabe Eiji、Harada Naomi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: 124 ページ: 7437～7456
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2019JC015093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 北極域における臭素および有機硫黄化合物の生物地球化学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀山 宗彦、大木 淳之、野村 大樹
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 53 ページ: 159～171
  • DOI: doi:10.14934/chikyukagaku.53.159
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Satellite retrieved sea ice concentration uncertainty and its effect onmodelling wave evolution in marginal ice zones (2019)
  • 著者名/発表者名: Nose Takehiko、Waseda Takuji、Kodaira Tsubasa、Inoue Jun
  • 雑誌名: The Cryosphere Discussion 巻: in review ページ: in review
  • DOI: https://doi.org/10.5194/tc-2019-285
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Near-Tropopause discrepancy in air temperature during the Arctic SOPs at Russian stations (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., M.E. Hori, V. Kustov, A. Makshtas
  • 学会等名: YOPP Science Workshop 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Arctic observations for extreme weather prediction in midlatitudes and Arctic maritime transport (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J.
  • 学会等名: Arctic Observing Summit 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gas exchange process in the ice-covered oceans (2019)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D.
  • 学会等名: SOLAS OSC
  • 国際学会
• [学会発表] Production of bromoform at the sea ice surface layer and emission to the atmosphere. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., Ooki, A., Damm, E., Dieckmann, G. S., Delille, B., Frey, M. M., Granskog, M. A., Meiners, K. M., Silyakova, A., Tamura, T., Tison, J. -L., Toyota, T., Yamashita, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Annual Meeting
• [学会発表] World-wide compilation of air-sea ice CO2 flux with the enclosure method: Similar amplitudes to open-ocean measurements (2019)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., Geilfus, N. X., Tison, J.-L., Else, B. G. T., Brown, K., Miller, L. A., Carnat, G., Moreau, S., Papakyriakou, T., Vancoppenolle, M., Sejr, M. K., Rysgaard, S., Fripiat, F., van der Linden, F., Kotovitch M., Fischer M., Delille, B.
  • 学会等名: 2019 IGS Sea ice symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Year-round observations of sea-ice drift and near-inertial internal waves in the Northwind Abyssal Plain, Arctic Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., M. Itoh, Y. Fukamachi, E. Motoya
  • 学会等名: The tenth Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] YOPP supports the Japanese Arctic research cruise (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J.
  • 学会等名: ECMWF workshop Observational campaigns for better weather forecasts
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] プレスリリース「北極海の海氷面積が9 月17 日に年間最小値を記録～薄氷化が進行～」
  • URL: https://www.nipr.ac.jp/info/notice/20190927-3.html