北太平洋海洋表層貯熱量の十年規模変動：東方伝播の強制起源と大気への影響

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24540476
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 田口 文明 独立行政法人海洋研究開発機構, アプリケーションラボ, 主任研究員 (80435841)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 北太平洋十年規模変動 / 海洋表層貯熱量 / 亜寒帯前線帯 / 大気海洋結合モデル / 海洋ロスビー波 / spiciness / 塩分偏差 / 国際研究者交流（米国）

研究実績の概要

海洋表層貯熱量は、気候シグナルを長期にわたって記憶することから、年々～十年規模変動の予測可能性の鍵を与えると考えられる。本研究の目的は、これまで十分に調べられてこなかった海盆の西岸から東岸に向かって東方伝播する貯熱量シグナルの力学とその強制機構及び大気影響を明らかにすることである。平成24年度から行ってきた大気海洋結合モデルの長期積分の解析から、風系変動に応答して北太平洋の亜寒帯前線帯が南北に変位することにより、塩分場と密度補償する（すなわち密度偏差を伴わない）海洋貯熱量シグナルを生成するという新しい北太平洋十年規模変動メカニズムに関する研究を出版した (Taguchi and Schneider, 2014)。この論文で提案された仮説を検証するために、亜表層水温・塩分客観解析データを用いた解析を実施し、過去の観測データにおいても、特に亜寒帯海域に於いて塩分場と密度補償する水温偏差が貯熱量変動に大きく寄与していることを確認した。また、平成25年度から行ってきた大気海洋結合モデルを用いた感度実験の解析も継続して実施した。結合モデルで表現される海洋前線帯を人為的に南北に変位させた時、前線帯に沿って大きな海洋貯熱量偏差が生成され、海洋から大気へ膨大な熱が放出され、海盆スケールの大気循環に大きな影響を与えることが確認された。アンサンブル実験の結果から、前線帯昇温の程度に応じて正/負のfeedbackを伴う対照的な大気海洋応答を示すことが分かった。すなわち前線の北上に対して前線帯の昇温が大きい（小さい）実験メンバーにおいては、アリューシャン低気圧の弱化（強化）に伴い、前線帯の北偏(南下)と昇温を維持する（減衰させる）正（負）のフィードバックを海洋にもたらす。この結果は、北太平洋中緯度域において、海盆スケールで大気と海洋が双方向に作用し合っていることを示唆している。

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

交付申請書に記載した「研究の目的」では、大気・海洋再解析データと高解像度海洋大循環・中解像度全球大気海洋結合モデルの長期積分結果を相補的に活用することにより、以下の4つの課題を掲げた。
課題1: 北太平洋における海洋表層貯熱量の十年規模偏差の伝播メカニズムの解明
課題2: 海洋表層貯熱量の十年規模偏差の強制メカニズムの解明
課題3: 海洋表層貯熱量の十年規模偏差の大気への影響の解明
課題4: 海洋表層貯熱量の十年規模偏差の気候系への影響の解明
「研究実績の概要」に記載したように、課題1と課題2を実施し論文を国際誌に出版した（Taguchi and Schneider, 2014）。さらに、この論文で提案した大気海洋結合モデル結果の解析に基づく仮説を検証するために、過去の観測データに基づく亜表層水温・塩分客観解析データを用いた解析を実施し、その結果を国内学会で発表した（日本海洋学会 2015年春季大会）。さらに、課題3と課題4については、昨年度実施した大気海洋結合モデルを用いたアンサンブル感度実験の解析を継続し、中緯度海洋前線帯で生成された貯熱量偏差の海盆スケール大気循環への影響と、海洋へのフィードバックを含む中緯度大気海洋の双方フィードバックに関する新たな知見を得た（「研究実績の概要」を参照）。その結果は、４件の招待講演を含む７件の国際学会と２件の国内学会で発表し、現在論文を執筆中である。また、「研究の目的」に掲げた十年規模変動に関連した1編の共著論文(Miyasaka et al. 2014)と海洋前線に関する1編の共著論文(Kida et al, in press)を出版した。

今後の研究の推進方策

1. 課題3「海洋表層貯熱量の十年規模偏差の大気への影響の解明」に関連する成果のまとめ
平成26年度に得られた大気海洋結合モデルを用いた感度実験結果の解析から得られた知見をまとめ、海洋前線変動に対する太平洋大気海洋結合系の応答に関する論文を執筆し、国際誌に投稿する。

2. 課題4「海洋表層貯熱量の十年規模偏差の気候系への影響の解明」に関連する成果のまとめ
平成26年度に実施した亜表層水温・塩分客観解析データを用いた全球解析の結果をまとめる。過去の観測データに基づく全球における海洋表層貯熱量変動の実態と、その海洋水塊・モード水変動との関連について論文を執筆し、国際誌に投稿する。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度に、課題4「海洋表層貯熱量の十年規模偏差の気候系への影響の解明」に関して、より普遍的かつ有用な結果を得るために、観測データの解析を当初予定していた北太平洋のみの解析だけでなく全球規模の解析に拡張した。このため解析に当初予定より多くの時間を要し、論文の執筆及び投稿が出来ず、未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

このため、課題4「海洋表層貯熱量の十年規模偏差の気候系への影響の解明」に関して、全球規模に拡張した解析結果に関する論文の執筆及び投稿を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。

研究成果

• [雑誌論文] Summer-to-winter sea-ice linkage between the Arctic Ocean and the Okhotsk Sea through atmospheric circulation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ogi, B. Taguchi, M. Honda, D.G. Barber, S. Rysgaard
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 28 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-14-00297.1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] What controls equatorial Atlantic winds in boreal spring? (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Richter, S. K. Behera, T. Doi, B. Taguchi, Y. Masumoto, S.-P. Xie
  • 雑誌名: Climate Dynamics 巻: 43 ページ: 3091-3104
  • DOI: 10.1007/s00382-014-2170-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oceanic Fronts and Jets around Japan; a review (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kida, H. Mitsudera, S. Aoki, X. Guo, S. Ito, F. Kobashi, N. Komori, A. Kubokawa, T. Miyama, Y. Morie, H. Nakamura, T. Nakamura, H. Nakano, H. Nishigaki, M. Nonaka, H. Sasaki, Y.N. Sasaki, T. Suga, S. Sugimoto, B. Taguchi, K. Takaya, T. Tozuka, H. Tsujino, N. Usui
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s10872-015-0283-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Persistence of systematic errors in the Asian-Australian monsoon precipitation basic states in climate models: a way forward (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Annamalai, B. Taguchi, K. R. Sperber, J. P. McCreary, M. Ravichandran, A. Cherchi, G. Martin, A. Moise
  • 雑誌名: CLIVAR Exchanges 巻: 66 ページ: 19-23
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Origin of Decadal-Scale, Eastward-Propagating Heat Content Anomalies in the North Pacific (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Taguchi, N. Schneider
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 27 ページ: 7568-7586
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00102.1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multidecadal modulations of the low-frequency climate variability in the wintertime North Pacific since 1950 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Miyasaka, H. Nakamura, B. Taguchi, M. Nonaka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letter 巻: 41 ページ: 2948-2955
  • DOI: 10.1002/2014GL059696
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 全球海洋表層貯熱量の年々~十年規模変動: 密度偏差とspiciness偏差の寄与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田口文明，Schneider Niklas, 野中正見
  • 学会等名: 日本海洋学会2015年度春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学（品川区, 東京都）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-25
• [学会発表] 季節を越えてリンクする北極-環オホーツク圏大気海氷海洋系の年々~十年規模変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田口 文明, 小木雅世, 本田明治, 高谷康太郎, 三寺史夫
  • 学会等名: 平成26年度新学術A03-9班、GRENE大気グループ、低温研共同利用研究合同ワークショップ
  • 発表場所: 北海道大学（札幌、北海道）
  • 年月日: 2015-01-21
• [学会発表] Decada-scale co-variability in sea-ice extent between summer Arctic East siberian Sea and winter Okhotsk Sea: A coupled GCM study (2015)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Ogi, M. Honda, K. Takaya, H. Mitsudera
  • 学会等名: ArcticNet Seminar Series
  • 発表場所: University of Manitoba (Manitoba, Canada)
  • 年月日: 2015-01-14
• [学会発表] Response of atmosphere-ocean system to latitudinal shifts of the North Pacific Subarctic frontal zone: A basin-scale two-way feedback (2015)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: 95th AMS Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix Convention Center (Phoenix, Arizona)
  • 年月日: 2015-01-04 – 2015-01-08
• [学会発表] Response of atmosphere-ocean system to latitudinal shifts of the North Pacific Subarctic frontal zone: A basin-scale two-way feedback (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: Workshop on Perspectives in Computational Climate Science and 7-th OFES International Workshop
  • 発表場所: Aizu University (Aizu-wakamatsu, Fukushima)
  • 年月日: 2014-10-03
• [学会発表] 北太平洋亜寒帯前線の南北変位に対する大気と海洋の応答: 大気海洋結合モデル実験 (続報) (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: 日本海洋学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス（長崎市、長崎県）
  • 年月日: 2014-09-06
• [学会発表] Response of atmosphere-ocean system to latitudinal shifts of the North Pacific Subarctic frontal zone: A coupled GCM experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: AOGS 2014 annual meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel (Sapporo, Hokkaido)
  • 年月日: 2014-07-29
  • 招待講演
• [学会発表] Large-scale ocean-atmosphere interaction enhanced by oceanic frontal variability in the North Pacific (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: LOCEAN Seminars
  • 発表場所: IPSL (Paris, France)
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] Response of atmosphere-ocean system to latitudinal shifts of the North Pacific western boundary current extensions in a coupled GCM (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: Ocean Scale Interactions Symposium
  • 発表場所: IFREMER (Brest, France)
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Extra-tropical ocean-atmosphere interaction and climate variability in the North Pacific (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B., M. Nonaka, N. Schneider, H. Nakamura
  • 学会等名: Norway-Japan Marine Science Week 2014
  • 発表場所: ノルウェー大使館（港区、東京都）
  • 年月日: 2014-06-04
  • 招待講演
• [学会発表] 北太平洋亜寒帯前線の南北変位に対する大気と海洋の応答: 大気海洋結合モデル CFES を用いた実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田口 文明, 野中 正見, Schneider Niklas, 中村 尚
  • 学会等名: 日本気象学会2014年度春季大会
  • 発表場所: 開港記念会館・情報文化センター(横浜市、神奈川県)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] Large-scale ocean-atmosphere interaction enhanced by oceanic frontal variability in the North Pacific (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, B
  • 学会等名: CLIVAR WGOMD Workshop on High Resolution Ocean Climate Modeling
  • 発表場所: Steigenberger Conti Hansa Hotel (Kiel, Germany)
  • 年月日: 2014-04-08
  • 招待講演