太平洋十年変動ワーキンググループ

太平洋十年変動ワーキンググループ
幹事	田口文明^（海洋研究開発機構・研究員; A02-5）、見延庄士郎^（北海道大学・教授; A03-7）
メンバー	中村啓彦^・広瀬直毅^(A01-1)、茂木耕作^#(A01-2)、冨田智彦^#・渡部雅浩^#(A02-4)、安田一郎^・辻野博之^・野中正見^(A02-5)、谷本陽一^(A02-6)、大淵済^#・佐々木克徳^(A03-7)、中村尚^#・宮坂貴文^#(A03-8)、上原裕樹^(A03-9)、杉本周作^・吉江直樹^(公募研究)

［学位：*海洋学、#気象学］

目的: 何故、北太平洋十年規模変動(Pacific Decadal Variability; PDV)か？

日々の気象擾乱や年々変動の時間スケールに於いては、中緯度海洋は概ね大気変動に対して受動的に応答しているが、より長い十年スケールでは、気象擾乱や年々変動による大気から海洋への影響は平均化され、逆に中緯度海洋から大気への影響が顕在化すると考えられる。従って、日本に影響の大きい北太平洋の気候変動に着目した場合、PDVに関連する研究は、中緯度海洋の気候に対する能動性に着目する本領域研究に於ける、社会貢献の出口の1つに成ると期待される。本WGでは、PDV研究の現状と課題についての情報をWGメンバー間で共有し、その基盤の元に効果的な班を超えた連携を実現して、学問的また社会的によりよい成果をPDV研究で得ることを目的とする。

PDV研究の現状・課題

PDVの変動メカニズムについては、様々な仮説が提案されているものの未だコンセンサスは得られていない(例えば、見延による十年変動解説資料)。特に、中緯度に於ける海洋前線/中規模渦スケールの海洋から大気への影響過程は、PDVにおけるフィードバック環の中で最も未解明な部分である。そのため、黒潮・親潮とその続流域における海洋変動に対する大気応答は、本領域研究の中心課題の１つになっている(例えば、Frankignoul et al. 2011, Taguchi et al. 2012, 研究成果:温かい「亜寒帯前線帯」がアリューシャン低気圧を弱くする)。また一方、PDVの社会的影響を明らかにすることは重要である。しかし、従来PDVの影響については、海洋生態系や水産資源への影響や気象擾乱の伝播の下流域にあたる北米西岸における気温や降水への影響は指摘されているが、日本を含む東アジアセクターでの気候への影響に関する研究は少ない。

本領域に於けるPDV関連研究の成果:

本領域研究で研究計画班の枠を越えて実施されたPDV関連研究の成果を図1に示す。ここではその中から、従来比較的に研究の少なかったPDVの北西太平洋・東アジアセクターへの影響に関する一連の研究を紹介する。まず、見延らは、黒潮続流の十年規模南北移動と日本南岸域の秋季降水量の相関が高いことを示した。一方で、中村啓彦らは、独自に作成した低気圧経路データを用い、日本南岸黒潮流路の経年〜十年規模変動が冬季に日本南岸を通過する低気圧経路と東京の積雪に影響を与えることを示した(Nakamura et al. 2012)。冬季の温帯低気圧活動の黒潮流路に対する応答は、大気海洋結合モデルの長期データに於いても確認された(Hayasaki et al. 2013)。さらに、佐藤尚毅らも冬季低気圧活動と海面水温の長期変化が関わる関東南岸での強雨の増加傾向を見出した。これらの一連の研究は、PDVの日本の天候への影響が、黒潮や黒潮続流といった海流/海洋前線の十年規模変動と密接に関連していることを示している。

黒潮続流や日本南岸での黒潮流路などの海流/海洋前線の変動に関しても、本領域研究で多くの成果があがった。日本南岸の黒潮流路変動については、碓井・辻野らによる研究(Tsujino et al. 2013, Usui et al. 2013, 研究成果:黒潮大蛇行の謎に迫る)があり、黒潮続流の変動やその予測については、傾圧長波ロスビー波の伝播に着目した野中らの研究（Nonaka et al. 2012, 研究成果:黒潮続流の変動の予測）、また海洋thin jet理論を応用した佐々木克徳らの研究(Sasaki and Schneider, 2011, Sasaki et al. 2013)がある。佐々木克徳らはさらに、黒潮続流に補足されて伝播する黒潮続流変動が日本南岸水位変動に影響することを示した(Sasaki et al. 2014, 研究成果:ジェットに捕捉された黒潮続流変動が引き起こす日本南岸水位変動)。また、黒潮流路と黒潮続流の流路の関係を杉本が指摘しており(Sugimoto and Hanawa 2012)、彼らはさらに、黒潮続流の流路変動が、続流北側の暖水渦切離の頻度を通じて黒潮親潮混合水域から大気に放出される熱フラックスの変動(Sugimoto and Hanawa 2011)や亜寒帯前線の強度にも関係していることを示した。このような海流/海洋前線の十年規模変動と気象要素の変動の因果関係を確立するためには、今後、関連する素過程の研究が不可欠である。ここで、十年スケールのシグナルを生み出す素過程は、必ずしも同等に長い時間スケールを持っている必要はなく、より短い時間スケールで起こっている素過程の集積が、結果的に十年規模のシグナルに顕在化していることも考えられる。それら素過程を、観測・再解析・データ同化実験を総動員して抽出し、実際にPDVを再現する大気海洋結合モデルの中で起きている過程との整合性を検証することは、上述した北西太平洋・東アジアセクターに於けるPDVの影響に関する研究にとっても有益であろう。

研究成果解説:

図１: 本領域研究におけるPDV関連研究.背景のカラー陰影は北太平洋十年規模変動に対応する海面水温偏差パターンを、等値線は観測された平均海面高度場を模式的に示す.

参考文献

Frankignoul C., N. Sennéchael, Y-O. Kwon, and M. A. Alexander, 2011: Influence of the Meridional Shifts of the Kuroshio and the Oyashio Extensions on the Atmospheric Circulation. J. Climate, 24, 762-777.

Hayasaki, M., R. Kawamura, M. Mori, and M. Watanabe. (2013) Response of extratropical cyclone activity to the Kuroshio large meander in northern winter. Geophysical Research Letters 40:11, 2851-2855

Nakamura, H. -H., A. Nishina, and S. Minobe, 2012: Response of storm tracks to bimodal Kuroshio path states south of Japan, submitted to J. Climate 25, 7772-7779.

Nonaka, M., H. Sasaki, B. Taguchi, H. Nakamura, 2012: Potential Predictability of Interannual Variability in the Kuroshio Extension Jet Speed in an Eddy-Resolving OGCM. J. Climate, 25, 3645–3652.

Sasaki, Y. N., and N. Schneider, 2011: Decadal shifts of the Kuroshio Extension jet: Application of thin-jet theory. J. Phys. Oceanogr., 41, 979-993.

Sasaki, Y. N., S. Minobe and N. Schneider, 2013: Decadal response of the Kuroshio Extension jet to Rossby waves: Observation and thin-jet theory. Journal of Physical Oceanography, 43, 442-456.

Sasaki, Y. N., S. Minobe and Y. Miura, 2014: Decadal sea level variability along the coast of Japan in response to ocean circulation changes. Journal of Geophysical Research (Oceans), in press.

Sugimoto, S. and K. Hanawa, 2011: Roles of SST anomalies on the wintertime turbulent heat fluxes in the Kuroshio-Oyashio Confluence Region: Influences of warm eddies detached from the Kuroshio Extension. J. Climate, 24 (24), 6551-6561.

Sugimoto, S. and K. Hanawa, 2012: Relationship between the path of the Kuroshio in the south of Japan and the path of the Kuroshio Extension in the east., J. Oceanogr., 68 (1), 219-225.

Taguchi, B., H. Nakamura, M. Nonaka, N. Komori, A. Kuwano-Yoshida, K. Takaya, A. Goto, 2012: Seasonal Evolutions of Atmospheric Response to Decadal SST Anomalies in the North Pacific Subarctic Frontal Zone: Observations and a Coupled Model Simulation. J. Climate, 25, 111–139.

Tsujino, H., S. Nishikawa, K. Sakamoto, N. Usui, H. Nakano, G. Yamanaka. (2013) Effects of large-scale wind on the Kuroshio path south of Japan in a 60-year historical OGCM simulation. Climate Dynamics, 40, 10.1007/s00382-012-1641-4.

Usui, N., H. Tsujino, H. Nakano, and S. Matsumoto (2013) Long-term variability of the Kuroshio path south of Japan. J. Oceanogr., 69 (6), 647-670.

見延庄士郎, 太平洋の気候・海洋十年変動の特徴、メカニズム、インパクト:レビュー

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