北方河川流出量は海氷減少に影響している

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26340018
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 朴 昊澤 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, 主任研究員 (10647663)
• 研究分担者: 大島 和裕 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, 研究員 (40400006)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 河川水の熱フラックス / 海氷減少 / 河川氷 / モデル

研究実績の概要

河川流出量、河川水温及び河川氷厚の計算プロセスを装着している陸面過程モデルCHANGEを北極陸域の河川に適用して、1979～2010年の間の河川氷の変化、及び影響因子を評価した。気温上昇の影響により河川の水温が上昇して、秋の結氷時期の遅れ、春の解氷時期の早期化が進んでいたことが明らかになった。その結果、北極河川の結氷期間が平均的に9日短縮していて、特に西シベリアでは最大１ヶ月も短くなっていたことが分かった。北極の河川氷は54.1km3の体積を示し、31年間に2.8km3減少する結果が得られた。また、河川氷の厚さは減少傾向を示し、その減少には気温上昇の影響に加えて、最近増加傾向にある積雪の断熱効果が強く影響していたことが明らかになった。
冬季の積雪の増加により春季の融雪水が増加し、そして融雪時期が早くなっていた。その結果、河川水のピーク流量が増加し、そのピークのタイミングも早くなっていた。これらの河川水の変化は、河川水の熱エネルギーが北極海により早く多く流入することを表す。実際、5－6月の河川水の熱フラックスは増加しており、LaptevとKara海では0.03TW/monthの熱フラックスの増加が見積もられた。6月にLaptev海に流入する河川水の熱フラックスは７x10^15 kJであり、約25km3の海氷を融解するほどの影響を持つ。同時期に18-27x10^15 kJの太陽エネルギーとの比較からも河川水の熱フラックスが海氷減少に影響していたことが明らかになった。

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

河川水の水温に対する上流からの河川流出量の移流の効果を考慮したモデルに改良して、夏季の水温が過少評価された計算問題を改善して、北極海に流入する河川水の熱フラックスをより精度よく計算することが可能になった。
海外の研究者の協力を得て、北米のMackenzieとYukon川で観測していた長期の水温データ、及びシベリアの一部の河川の2000年以降の流出量の観測データを収集し、モデル検証に用いた。Laptev海では、1990年中半から水温及び塩分濃度の時系列の観測データが蓄積されていて、ドイツの研究者の協力を得て、そのデータの収集を行った。
気温上昇の影響により河川氷の解氷時期が早まって、そして河川水の熱フラックスも増加して、河川水の流入に対応して海氷の融解がスタートする海氷と河川水との関係が存在していたことを確認した。河川水の影響は海氷融解がスタートする春季に卓越していた事実が明らかになったことから、当初予定していた計画は順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

今までの研究では、河川水の熱フラックスが海氷減少に影響していたことを確認して、河川水の熱フラックス及びそのトレンドを定量的に評価した。海氷の融解は、河川水の熱フラックスと太陽エネルギーの両者の影響を同時に受けているため、海氷減少に対する両者の影響を分離して評価する必要がある。そのため、海氷に対する河川水の影響が確認された6月までを対象にして、再解析データの解析から海氷融解に対する大気エネルギーと河川水の熱フラックスの両者の影響を定量的に切り分けて評価する。
Laptev海の水温及び塩分濃度の観測プロファイルを用いて、北極海に流入した河川水の淡水と熱フラックスが海氷の淡水及び熱の時空間環境に及ぼす影響を調べる。また、陸面過程モデルにより計算された河川水の流出量と熱フラックスを大気ー海洋大循環モデルに入力値として与えて、北極海に流入した河川水の熱フラックスが海氷融解の時空間変動に及ぼす影響をモデル実験を通して評価する。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた国際会議への参加を取りやめたことと、論文投稿料や英文校閲費を他の予算より支出したため、予算の未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

研究成果の発信のために国内外の学会での発表のための学会旅費、及び本研究で得られたデータや知見について海外研究協力者との研究打ち合わせのための旅費に使用する。このほか論文投稿料、英文校閲費、学会参加費に充てる。

研究成果

• [国際共同研究] Environment of Canada(Canada)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Environment of Canada
• [国際共同研究] Alfred Wegener Institute(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Alfred Wegener Institute
• [雑誌論文] Quantification of warming climate-induced changes in terrestrial Arctic river ice thickness and phenology (2016)
  • 著者名/発表者名: Park, H., Y. Yoshikawa, K. Oshima, Y. Kim, N.-D. Thanh, J. Kimball, and D. Yang
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 29 ページ: -
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0569.1
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Widespread permafrost vulnerability and soil active layer increases over the high northern latitudes inferred from satellite remote sensing and process model assessments (2016)
  • 著者名/発表者名: Park, H., Y. Kim, and J. Kimball
  • 雑誌名: Remote Sensing of Environment 巻: 175 ページ: 349-358
  • DOI: 10.1016/j.rse.2015.12.046
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of Arctic storm activity in relation to permafrost degradation in eastern Siberia (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima, Y., T. Nakamura, H. Park, Y. Tachibana, and A. Fedorov
  • 雑誌名: International Journal of Climatology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/joc.4629
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The GRENE-TEA Model Intercomparison Project (GTMIP): overview and experiment protocol for Stage 1 (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Miyazaki, K. Saito, J. Mori, T. Yamazaki, T. Ise, H. Arakida, T. Hajima, Y. Iijima, H. Machiya, T. Sueyoshi, H. Yabuki, E. J. Burke, M. Hosaka, K. Ichii, H. Ikawa, A. Ito, A. Kotani, Y. Matsuura, M. Niwano, T. Nitta, R. Oishi, T. Ohta, H. Park, T. Sasai, A. Sato, H. Sato, A. Sugimoto, R. Suzuki
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 8 ページ: 2841-2856
  • DOI: 10.5194/gmd-8-2841-2015
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Design of hydrothermal and biogeochemical observation network in Northeastern Siberia (2016)
  • 著者名/発表者名: Park, H., Y. Iijima, A. Fedorov
  • 学会等名: Arctic Observing Summit 2016
  • 発表場所: University of Alaska Fairbanks, Alaska, USA
  • 年月日: 2016-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] Possible implications of terrestrial river discharge with Arctic coastal ice (2015)
  • 著者名/発表者名: Park, H., K. Oshima, Y. Yoshikawa, D. Yang
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2015
  • 発表場所: Moscone, San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 北極陸域の河川氷に対する温暖化の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 朴 昊澤, 吉川 泰弘 , 大島 和裕
  • 学会等名: 日本シベリア学会第一回研究大会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道、札幌市
  • 年月日: 2015-11-22
• [学会発表] Warming climate-derived changes in terrestrial Arctic evapotranspiration budget and the impact to hydrological cycle (2015)
  • 著者名/発表者名: Park, H., K. Oshima
  • 学会等名: 第６回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所、東京都、立川市
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] 東西シベリア水循環の過去200年の長期変動要因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島和裕, 緒方香都, 朴昊澤, 立花義裕
  • 学会等名: 第6回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所、東京都、立川市
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] 北極陸域河川氷の変化に対する温暖化の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 朴 昊澤 , 吉川 泰弘 , 大島 和裕 , 矢吹 裕伯
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学、長野県、松本市
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Influences of the changing Arctic terrestrial freshwater on Arctic sea ice (2015)
  • 著者名/発表者名: Park, H., K. Oshima, Y. Yoshikawa, and D. Yang
  • 学会等名: 26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG 2015)
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] A factor controlling long-term variations of the Siberian river discharges during the past two centuries (2015)
  • 著者名/発表者名: Oshima, K., K. Ogata, H. Park and Y. Tachibana
  • 学会等名: 26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG 2015)
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会
• [学会発表] シベリア河川流量の長期変動とその要因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島和裕，緒方香都，朴昊澤，立花義裕
  • 学会等名: 日本気象学会2015年度春季大会
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県、つくば市
  • 年月日: 2015-05-22
• [学会発表] Epoch differences in water cycles in eastern and western Siberia during the past two centuries (2015)
  • 著者名/発表者名: Oshima, K., K. Ogata, H. Park and Y. Tachibana
  • 学会等名: The Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Toyama
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会
• [学会発表] Increases in pan-Arctic river water temperature and heat flux to the Arctic Ocean (2015)
  • 著者名/発表者名: Park, H., K. Oshima, Y. Yoshikawa, D. Yang
  • 学会等名: The Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Toyama
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会