北極漂流横断観測による「新しい北極海」の探究

2021 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, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (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 / 地球温暖化 / 気候システム

研究実績の概要

MOSAiC国際チームの大気び海洋グループでは、MOSAiCの概要論文を共著でそれぞれ出版した。個別研究では、MOSAiCの融解期に取得した北極点付近の海氷-海洋境界層における海洋物理データを解析し、乱流混合と海氷量変動に関する査読つき論文を投稿した（改訂版提出済）。また、ノルウェー極地研（NPI）のチームと共同で、多層流向・流速計(ADCP)のデータから海氷直下の乱流エネルギーを自動で観測する技術とその数値処理に関する手法の開発を進めている。さらに、北極点近くの多年氷に出来たリード（水路）内の淡水層について、MOSAiCで採取した観測サンプルの酸素安定同位体比や二酸化炭素濃度の分析から、リード内の淡水層は積雪融解水ではなく、海氷融解水が卓越することが明らかとなった。また、リード表面の二酸化炭素濃度は大気に対して未飽和となり、リードは大気中二酸化炭素の強い吸収源となることが明らかになった。
MOSAiC期間中にニーオルスンで実施した雲粒子センサー（CPS）ゾンデデータについて、雲粒の数濃度、有効粒径半径、雲水量などの値を算出する補正方法の開発を行った（国際誌発表済）。また、研究船「みらい」で実施したCPSゾンデの結果を用い、海洋起源のエアロゾルが氷雲の雲核となることを示し、海氷減少が雲の形成過程に影響を与える可能性を提唱した（国際誌発表済）。
ラジオゾンデ観測を補完する観測システムとして期待されているドローンを用い、高精度な気象プロファイリングを安価に実現するための研究開発をおこなった。具体的には、市販のドローンを用い、機体が作り出す排熱や風の場を室内実験で精査し、気象センサーを搭載する場所の検討、気象センサーの放射シールドの作成、野外でのラジオゾンデとの比較観測などを通じ、適切な設定を施せばラジオゾンデ並みの精度で対流圏下層の気象観測が実現することを実証した（国際誌発済）。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3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] Alfred Wegener Institute(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Alfred Wegener Institute
• [雑誌論文] Toward sustainable meteorological profiling in polar regions: Case studies using an inexpensive UAS on measuring lower boundary layers with quality of radiosondes (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue Jun、Sato Kazutoshi
  • 雑誌名: Environmental Research 巻: 205 ページ: 112468～112468
  • DOI: 10.1016/j.envres.2021.112468
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ensemble forecast experiments of summertime sea ice in the Arctic Ocean using the TOPAZ4 ice-ocean data assimilation system (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanowatari T.、Xie J.、Bertino L.、Matsueda M.、Yamagami A.、Inoue J.
  • 雑誌名: Environmental Research 巻: 209 ページ: 112769～112769
  • DOI: 10.1016/j.envres.2022.112769
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A New Norm for Seasonal Sea Ice Advance Predictability in the Chukchi Sea: Rising Influence of Ocean Heat Advection (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanowatari Takuya、Inoue Jun、Zhang Jinlun、Watanabe Eiji、Kuroda Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 35 ページ: 2723～2740
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-21-0425.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overview of the MOSAiC expedition: Atmosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Shupe Matthew D and 113 co-authors
  • 雑誌名: Elementa: Science of the Anthropocene 巻: 10 ページ: 00060
  • DOI: 10.1525/elementa.2021.00060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atmosphere-sea ice-ocean interaction study in Saroma-ko Lagoon, Hokkaido, Japan 2021 (2022)
  • 著者名/発表者名: NOMURA Daiki、IKAWA Hiroki、KAWAGUCHI Yusuke、and 21-co-aouthrs
  • 雑誌名: Bulletin of Glaciological Research 巻: 40 ページ: 1～17
  • DOI: 10.5331/bgr.21R02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography (2022)
  • 著者名/発表者名: Rabe Benjamin、and 89 co-authors
  • 雑誌名: Elementa: Science of the Anthropocene 巻: 10 ページ: 00062
  • DOI: 10.1525/elementa.2021.00062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Primary productivity and phytoplankton community structure in surface waters of the western subarctic Pacific and the Bering Sea during summer with reference to bloom stages (2022)
  • 著者名/発表者名: Waga Hisatomo、Fujiwara Amane、Hirawake Toru、Suzuki Koji、Yoshida Kazuhiro、Abe Hiroto、Nomura Daiki
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 201 ページ: 102738～102738
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102738
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of cloud particle sensor sondes for estimating the number concentration of cloud water droplets and liquid water content: case studies in the Arctic region (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Jun、Tobo Yutaka、Sato Kazutoshi、Taketani Fumikazu、Maturilli Marion
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 14 ページ: 4971～4987
  • DOI: 10.5194/amt-14-4971-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oceanic Supply of Ice‐Nucleating Particles and Its Effect on Ice Cloud Formation: A Case Study in the Arctic Ocean During a Cold‐Air Outbreak in Early Winter (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Jun、Tobo Yutaka、Taketani Fumikazu、Sato Kazutoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2021GL094646
  • DOI: 10.1029/2021GL094646
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Freshwater in the Arctic Ocean 2010-2019 (2021)
  • 著者名/発表者名: Solomon Amy、Heuze Celine、Rabe Benjamin、Bacon Sheldon、Bertino Laurent、Heimbach Patrick、Inoue Jun、Iovino Doroteaciro、Mottram Ruth、Zhang Xiangdong、Aksenov Yevgeny、McAdam Ronan、Nguyen An、Raj Roshin P.、Tang Han
  • 雑誌名: Ocean Science 巻: 17 ページ: 1081～1102
  • DOI: 10.5194/os-17-1081-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] EFSO at different geographical locations verified with observing-system experiments (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Akira、Miyoshi Takemasa、Inoue Jun、Enomoto Takeshi、Komori Nobumasa
  • 雑誌名: Weather and Forecasting 巻: 36 ページ: 1219～1236
  • DOI: 10.1175/waf-d-20-0152.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved representation of Arctic sea ice velocity field in ocean-sea ice models based on satellite observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Takahiro、Kimura Noriaki、Urakawa L. Shogo、Tsujino Hiroyuki、Nakano Hideyuki、Sakamoto Kei、Yamanaka Goro、Komatsu Kensuke K.、Matsumura Yoshimasa、Kawaguchi Yusuke
  • 雑誌名: Climate Dynamics 巻: 57 ページ: 2863～2887
  • DOI: 10.1007/s00382-021-05843-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decadal vision in oceanography 2021: Polar oceans (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto-Kawai Michiyo、Tamura Takeshi、Watanabe Eiji、Nishioka Jun、Nomura Daiki、Makabe Ryusuke、Mizobata Kohei、Sayaka Yasunaka
  • 雑誌名: Oceanography in Japan 巻: 30 ページ: 159～178
  • DOI: 10.5928/kaiyou.30.5_159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salinity regime of the northwestern Bering Sea shelf (2021)
  • 著者名/発表者名: Abe Hiroto、Nomura Daiki、Hirawake Toru
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 198 ページ: 102675～102675
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Climate change impacts on sea-ice ecosystems and associated ecosystem services (2021)
  • 著者名/発表者名: Steiner Nadja S.、and 24 co-authors
  • 雑誌名: Elementa: Science of the Anthropocene 巻: 9 ページ: 00007.
  • DOI: 10.1525/elementa.2021.00007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Iron and nutrient dynamics along the East Kamchatka Current, western Bering Sea Basin and Gulf of Anadyr (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishioka Jun、Hirawake Toru、Nomura Daiki、Yamashita Youhei、Ono Kazuya、Murayama Aiko、Shcherbinin Alexey、Volkov Yuri N.、Mitsudera Humio、Ebuchi Naoto、Wakatsuchi Masaaki、Yasuda Ichiro
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 198 ページ: 102662～102662
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102662
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Water mass distribution in the northern Bering and southern Chukchi seas using light absorption of chromophoric dissolved organic matter (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirawake Toru、Oida Joji、Yamashita Youhei、Waga Hisatomo、Abe Hiroto、Nishioka Jun、Nomura Daiki、Ueno Hiromichi、Ooki Atsushi
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 197 ページ: 102641～102641
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102641
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of dense shelf water associated with sea ice freezing in the Gulf of Anadyr estimated with oxygen isotopic ratios (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura Daiki、Abe Hiroto、Hirawake Toru、Ooki Atsushi、Yamashita Youhei、Murayama Aiko、Ono Kazuya、Nishioka Jun
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 196 ページ: 102595～102595
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102595
  • 査読あり
• [学会発表] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in central Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Identifying microbial drivers of biological oxygen production and uptake in the central Arctic Ocean (2022)
  • 著者名/発表者名: Chamberlain, E. J., Rokitta, S., Rost, B., D’Angelo, A., Creamean, J., Loose, B., Ulfsbo, A., Fong, A. A., Hoppe, C. J. M., Droste, E., Nomura, D., Bowman, J. S.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Interfacial generation of internal waves & turbulence due to enhanced ice motion for deformed ice floe (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: European Geophysical Union, General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 北極海、多年氷下境界層の物理過程に関する研究（MOSAiC観測の報告） (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: 日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Roles and effects of inertial sea-ice drift on momentum/heat/salt exchanges at ice-ocean boundary in high-latitude Arctic Ocean: Results from the MOSAiC expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Koenig, Z., Nomura, D., Hoppman, M., Fang, Y-C, Inoue, J., Gallagher, M., Katlein, C., Nicolaus, M., Rabe, B.
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] An Innovative SVT Technology for the Near-Surface Salinity Observations and its Applications to Thermodynamics in Polar Oceans (2021)
  • 著者名/発表者名: Lunev E., Tolstosheev A., Motyzhev S., Kawaguchi Y., Bezgin A., Smolynitsky V.
  • 学会等名: DBCP-37 workshop
• [学会発表] Temporal variation of heat content within surface mixed layer in the western Arctic from Iridium-based autonomous thermistor strings (2021)
  • 著者名/発表者名: Son, E-Y, Kawaguchi, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting
• [学会発表] Effects of lead width variation, re-freezing and mixing events on lead water structure in the central Arctic (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., Web, A., Li, Y., Dall’osto, M., Schmidt, K., Droste, E., Chamberlain, E., Kawaguchi, Y., Inoue, J., Damm, E., Delille., B.
  • 学会等名: European Geophysical Union, General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Cryosphere-atmosphere biogeochemical cycles: Insights from Arctic Ocean drifting campaign (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting
• [学会発表] Marine ice-nucleating particles and its effect on ice cloud formation: A result from the Arctic research cruise during a cold-air outbreak in early winter (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., Y. Tobo, F. Taetani, and K. Sato
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [図書] 凍る海の不思議 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野村大樹
  • 総ページ数: 96
  • 出版者: 海文堂出版
  • ISBN: 4303800066
• [備考] プレスリリース：ひとつひとつの観測データが気象予測に与える影響を簡易に評価可能に
  • URL: https://www.nipr.ac.jp/info/notice/20210430.html
• [備考] プレスリリース：北極海の海氷減少で雲の性質が変化 ～強風による波しぶきにより氷雲の割合が増加～
  • URL: https://www.nipr.ac.jp/info/notice/20211116.html
• [備考] 安価なドローンで高精度気象観測を実現 ～極域の持続可能な観測網の構築へ向けて～
  • URL: https://www.nipr.ac.jp/info/notice/20220124.html