【研究領域課題番号】22H01296 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北極海 / 地球温暖化 / 海氷減少 / 乱流 / 熱収支

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2026-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究領域課題番号】18H03745 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北極海 / 大気ー海氷ー海洋相互作用 / 気候システム / 地球温暖化 / 相互作用 / 予測可能性 / 気候変動 / 予測 / 観測 / 大気-海氷-海洋相互作用

【研究成果の概要】

北極海中央部の通年の大気・海洋・海氷のデータを取得するため、国際北極海横断漂流プロジェクト（MOSAiC）に参加した。融解期の北極点付近の海氷-海洋境界層におけるデータから、海氷が減少した”荒れる北極海”を象徴する1000m以深まで到達する内部波の存在を発見した。日本の研究船「みらい」を用いた海氷消失域での活動では、海氷消失に伴う強風と波しぶきの影響で海洋起源のエアロゾルが大気中で氷晶核として作用し、氷雲を生成させる可能性を示した。気象予測への影響を調べるための観測システム実験から、北極域で実施した高層気象観測は、中緯度の台風やハリケーンの進路予測の向上に有効であることがわかった。

【研究の社会的意義】

本研究課題では、海氷の減少が進行する「新しい北極海」において、海氷運動が繰り出す海洋への影響や、海洋起源のエアロゾル供給を通じた雲形成に関するプロセスなど、新しい物理過程が見出された。これらは複雑化する北極気候システムの理解の深化に資する。また、MOSAiCで取得した観測データは、北極気候モデルコミュニティーにとって国際標準データとなる可能性が高く、引き続きこのデータを活用した研究を推進する必要がある。予報研究では、北極域の観測データが中緯度大気循環予測の向上に有用であることを実証した。社会的にも有益な北極域の観測データをどのように持続可能な形で取得するべきかについて、適応策の一案を提唱した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】17KK0083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北極海 / 海氷変動 / 地球温暖化 / 熱収支 / 乱流混合 / 内部重力波 / 海氷減少 / 乱流 / 熱塩収支 / 海洋乱流 / 北極海中央海盆域 / MOSAiC / 山岳波 / 海氷変形率 / 渦相関法 / 乱流熱フラックス / 近慣性内部重力波

【研究成果の概要】

地球温暖化の北極海への影響を調査するべく、ドイツの砕氷船を用いた国際観測プロジェクト「MOSAiC」に参加し、計画通りの海氷・海洋の物理プロセスに関する現場調査を実施した。本プロジェクトでは、海水と熱の動きを高頻度に観測するシステムを用いて、海氷直下の熱輸送に関する正確な調査を行った。この調査から海氷が融解してできた低塩分な表層水が、海水が再び結氷するための重要な要素であることが実証された。低塩な解け水があることによって、海水の結氷点が通常の海水よりも高く（0℃に近い）なるため、わずかな冷却でも結氷可能となる。

【研究の社会的意義】

北極海で進行している海氷量の変動（主に減少）は、地球温暖化のグローバルな影響を示す上でもっとも象徴的な事象と言えます。今後の北極海の海氷変動を予測する上で、現場調査から得られる知見はもっとも重要な鍵となります。本研究では、ドイツの砕氷船（Polarstern号）を用いた国際的な観測プロジェクト「MOSAiC」に参加することで、海氷と海洋の間で起きる熱や運動量のやりとりに注目し、海氷変動の実態を明らかにするための現地調査を行いました。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2018 - 2021

【配分額】14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)

【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】16K21700 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北極海 / 慣性振動 / 内部重力波 / 海水 / 乱流混合 / エネルギー散逸 / ウェーブレット / 海氷 / 北極海・チャクチ海台 / 近慣性内部重力波 / エネルギーカスケード / 渦ー波ー乱流の相互作用効果 / 海氷減少 / 地球温暖化 / 海洋物理 / 海洋乱流 / 気候変動

【研究成果の概要】

本研究では、北極海における海氷変動と海洋内部の乱流混合エネルギーについて実態を解明すべく、船舶や係留系を用いた観測を執り行った。海氷が著しく後退する西部北極海に設置した係留系のデータを解析した結果、元来、海洋の乱流エネルギーが小さいと考えられている海域であるにもかかわらず、顕著な内部波や混合エネルギーの存在が確認された。これは、海氷後退の結果、大気と海洋間で熱や運動量の交換が拡大していることに起因する。この変化は、海氷が比較的少ない初夏や結氷初期に、海氷が風に対して敏感に応答することで、海洋上層に同じ周期の波動が発生し、下方伝搬した結果と考えられる。

【研究の社会的意義】

上述のように、地球温暖化の影響で海氷が著しく減少し続ける北極海において、海洋が大気に接する時間が増加することは自明である。変化が著しい北極海において、海洋がこの変化にどのように応答しているのか？と言う問いに対して、係留系を用いた直接的な海氷や海洋流速の現場観測を執り行い、通年におよぶ貴重な実測データを取得した。その詳細なデータ解析から、北極海の海洋では、地球温暖化に端を発した海氷減少の影響がすでに中・深層にまでおよび始めていることを提示できた点は、学術コミュニティのみならず社会全体に与える影響力は決して小さくないと考える。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】24241009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北極海 / 地球温暖化 / 極温暖化増幅 / 予測可能性 / 異常気象 / 観測 / データ同化 / 極端気象現象 / 海氷 / 予測 / 中高緯度 / 相互作用 / 低気圧 / 雲降水 / 水循環

【研究成果の概要】

北極の温暖化増幅に関して、低気圧活動の役割に着目した観測的・数値的研究を実施した。(1)シベリア域の低気圧活動の変動は、水蒸気輸送過程を通じて水循環・河川流量の変動に影響を与えるとともに、夏季北極海上の海氷を減少させる特有の気圧配置を左右する要素であること、(2)冬季バレンツ海やベーリング海の低気圧活動の変化は、近年の北極温暖化および海氷減少に影響する一方で、中緯度での厳冬を引き起こし、その予測には中緯度海洋の変動が鍵であること、（３）北極海航路上の強風や海氷の移流を精度よく予測するには、高層気象観測網の強化が必要であること、などを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)