Research Results 研究成果
ポイント
概要
国立研究開発法人海洋研究開発機構(理事長 大和裕幸、以下「JAMSTEC」という。)地球環境部門環境変動予測研究センターの山上遥航ポストドクトラル研究員、東京大学大気海洋研究所の渡部雅浩教授、九州大学応用力学研究所の森正人助教、地球環境部門北極環境変動総合研究センターの小野純特任研究員は、過去の気候を再現するシミュレーション等を実施?解析することで、メキシコ湾流域における海面水温の変動がバレンツ-カラ海での冬季海氷減少を引き起こしていることを明らかにしました。
北极海の大西洋侧に位置するバレンツ-カラ海では(図1)、冬季において顕着に海氷が减少しています。このような北极海の环境変动は、日本を含む北半球中纬度域の异常気象に影响すると考えられています。一方、バレンツ-カラ海における冬季海氷の减少速度は、最新のシミュレーション(颁惭滨笔6、注1)であっても过小评価倾向にあるものの、その要因は明らかではありませんでした。
本研究では、过去の気候を再现するシミュレーション(以下「贬滨厂罢実験」という。)と北大西洋のメキシコ湾流域(図1)における海面水温の変动を実际に観测されたデータに修正するシミュレーション(以下「狈础骋础実験」という。)の结果を比较し、メキシコ湾流域の表层水温の违いが冬季のバレンツ-カラ海の海氷减少速度へ与える影响を调査しました。その结果、狈础骋础実験で海氷减少速度が现実的な范囲で再现されていることがわかりました(図2)。バレンツ-カラ海においては、海流によって大西洋侧から热がより多く输送されており、バレンツ-カラ海の表层水温が统计的に有意な上昇を示していました(図3)。また、解析するとメキシコ湾流域の海面水温が速く上昇するほど、バレンツ-カラ海の海氷がより速く减少するという、统计的に有意な相関関係が示されました。
本研究の成果は、メキシコ湾流域における海面水温の変动が北极海氷の长期変动をコントロールする可能性を示唆します。今后はさらなるシミュレーションの高度化を进めながら、将来気候変动予测におけるメキシコ湾流と北极海の関係について调査する予定です。
本研究は、文部科学省の「統合的気候モデル高度化研究プログラム(JPMXD0717935457)」、「気候変動予測先端研究プログラム(JPMXD0722680395)」、「北極域研究加速プロジェクト (ArCS II)(JPMXD1420318865)」、科学研究費助成事業学術変革領域研究B「DNA気候学への挑戦」(JP20H05729)の他、JP19H05703、JP22H01299、JP22H04487、JP22K14098の支援を受けて実施されたものです。
本成果は、「Nature Communications」に7月15日に掲載されました。
図1.1970-2017年の间に観测された海面水温の长期変化摆℃/10年闭と、その期间における冬季に海氷が海面を覆う割合の平均値摆%闭。本研究では白线で囲まれた领域を、それぞれバレンツ-カラ海とメキシコ湾流域として定义した。バレンツ-カラ海は、北极海の一部で北大西洋に面しており、西はノルウェー海、东はラプテフ海に繋がっている。メキシコ湾流は、アメリカ东海岸に沿って赤道侧から极侧に向かって流れている。
図2. 観測、HIST実験、NAGA実験、CMIP6における、(a)メキシコ湾流域の海面水温の長期変化[℃/10年]と、(b)バレンツ-カラ海の海氷密接度(海氷が海面を覆う割合)の長期変化[%/10年]の箱ひげ図。期間は1970-2017年だが、CMIP6のみ1970-2014年。箱内の横線で示されるアンサンブル平均を見ると、HIST実験とCMIP6では、海面水温と海氷密接度の長期変化はともに観測と比べ小さいことが分かる。一方、NAGA実験においては海面水温の変動を修正したことによって、海面水温の長期変化は観測値に付近に集中しており(図a)、海氷密接度の減少長期変化の平均は観測と同程度な値を示している(図b)。
図3. (a)海氷密接度(色)と海氷漂流速度(ベクトル)の長期変化に関する、NAGA実験とHIST実験間の差(NAGA-HIST)。斜線と黒色ベクトルは、NAGA実験において統計的に有意な長期変化であることを示す。黒線は本研究で定義しているバレンツ-カラ海の領域を示す。(b)図aと同様だが、海面水温(色)と海面での流速(ベクトル)に関する図。黒破線は図c、dで水平熱輸送を調べている断面(東経20度、北緯70度)を示す。(c)東経20度のうち顕著な流速差が見られた断面における海洋熱輸送の長期変化。(d)図cと同様だが、北緯70度における図。NAGA実験においてより海氷が減少している領域において海面水温が上昇していることが分かる(図a、b)。海面水温はノルウェー海からバレンツ海にかけて大きな上昇が見られ、バレンツ海内部に向かう流速の違いが見られる(図b)。バレンツ-カラ海の西端(東経20度)とノルウェー海内部(北緯70度)における海洋による熱輸送の長期変化は、NAGA実験でよりバレンツ海への熱を供給していることを意味し、海洋内部の力学によってバレンツ-カラ海の海氷が減少しているメカニズムを支持している。
用语解説
注1 CMIP6:Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(第六期結合モデル相互比較プロジェクト)。気候モデルと呼ばれる、コンピュータによって擬似的な地球を再現する計算プログラムを用いた、シミュレーションの相合比較プロジェクト。気候モデルは、大気?海洋?陸面等における地球気候システムを構成する様々な現象を物理法則に基づき定式化したもので、各国の研究機関で開発が行われている。本研究では、39のCMIP6モデルによる過去気候再現シミュレーション(1970-2014年、合計372メンバー)の大アンサンブルデータを使用した。
论文情报
タイトル:
顿翱滨:10.1038/蝉41467-022-31117-6
着者:山上遥航1、渡部雅浩2、森正人3、小野纯1
1. 海洋研究開発機構、2.東京大学大気海洋研究所、3.九州大学応用力学研究所
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