太平洋十年変動ワーキンググループ
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
中緯度気候系の有数の"hot spot"である黒潮続流域において、十年程度の時間スケールの海洋変動が卓越しており、この海洋変動はアリューシャン低気圧に代表される北太平洋上空の大気変動により生じていることは過去の研究により知られていました。しかし、大気変動の空間スケールが1,000km程度なのに対し、黒潮続流域での海洋変動は南北の空間スケールが100km程度の黒潮続流ジェットが存在する領域に集中しており、どのようなメカニズムで空間スケールの変化が生じるのかは未解決の問題でした。
本研究では衛星海面高度計で観測された海面水位のデータを用いて解析を行いました。その結果、北太平洋東部上空での大気変動により生じた海面水位変化が、南北に幅の狭い海洋ジェットに捕捉されたロスビー波であるjet-trappedロスビー波として、3～4年かけて黒潮続流ジェットの軸に沿って西方で伝播することで、黒潮続流での十年スケール変動を生じていることを見出しました(図1)。前述の南北の空間スケールの変化は、水位変化がジェット軸に捕捉されている影響で生じ、ジェットの強さが強くなる西方へ行くにつれて、水位変化の南北スケールは狭くなり、反対に水位変化の振幅は大きくなります。最終的にこのjet-trappedロスビー波は黒潮続流ジェットの南北シフトを生じます(図1d)。
図１: 北太平洋東部に生じた海面水位変化が西方伝播する様子. カラー陰影は黒潮続流域における海面水位の第１主成分時系列に対する回帰係数で、等値線は統計的に有意な領域を表す. 黒潮続流ジェットが変動する(a)3年前、(b)2年前、(c)1年前、(d)同時期。
この水位変動が黒潮続流ジェットに集中することは、さらにその西側の日本の沿岸水位の変動にも影響を与えます。一般的に、ロスビー波が海岸へ到達すると、その一部は沿岸波として北半球では岸に沿って岸を右手に見る方向へ伝播します。すなわち、本州の東岸へ到達した水位変動は、沿岸波として南方へと伝播していきます。図1で示したjet-trappedロスビー波により生じる日本沿岸水位の変化を調べると、ロスビー波が海岸へ到達する(図1dの時期に対応)と西日本沿岸の水位が上昇し、特に中部地方南岸での水位変化が大きいことがわかりました(図2)。一方で、東北地方の東岸ではほとんど水位変化が生じません。これは、大気変動により生じた水位変化が黒潮続流ジェットに集中するため、沿岸波が黒潮続流ジェットの北側である東北地方東岸の水位に影響しないためです、現在、将来の地球温暖化に伴う沿岸水位の上昇が注目されていますが、この研究結果はその沿岸水位変化の予測のためには、黒潮続流ジェットの変動の理解が重要であることを示唆しています。
図２: 潮位計データから求めた黒潮続流ジェットの北への変動シフトに対する日本の沿岸水位の変化。図1dの時期の水位変化を表す。
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.
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.
