北太平洋亜寒帯循環と気候変動に関する国際共同研究

平成9年度第1回推進委員会資料
「亜寒帯観測研究分科会」

目次
I.各研究項目担当者からの報告
<概観>
<各項目>
・北太平洋亜寒帯表層水温の季節変動に関する研究
・衛星電波高度計による海面高度の把握とその時間的変化の把握
・化学トレ−サ−を用いた北太平洋亜寒帯循環の実態解明に関する研究
・アラスカ湾・東部北太平洋における観測研究
・中層循環の実態解明に関する観測研究
・北太平洋亜寒帯の表面海流循環に関する研究
・北太平洋西部における観測解析研究 −北緯47度線に沿った東西断面観測−
・北太平洋亜寒帯循環表層水温の経年変動に関する研究

II.本ワーキンググループに関連する事項

I.各研究項目担当者からの報告
<概観>

 本ワーキンググループに属する研究項目は、表記科学技術庁振興調整費事業内で、 特に外洋における10年から100年の時間スケールを持つ変動の抽出および記述を受け 持つ物が多い。これには、北太平洋横断XBT観測=TRANSPAC(気象庁)、亜寒帯を中 心とする北太平洋での歴史的資料の発掘とXCTD観測(水産庁)、北緯47度線のWHP再 観測(水路部)、西経152度線のWHP再観測(東海大)、以上の海域での化学トレーサ ー分析(工業技術院)がある。これらの研究項目は、観測海域、観測航海乗船研究者 、観測機材等において、国際的な繰り組みが必要となる。また、研究項目間で観測結 果を互いに補完し合う事が成果達成に重要であり、特にWHPの再観測では相互の連携 無しには、その実施事態が不可能に近い。そこで本ワーキンググループの下に、SAGE 化学分科会(仮称)を置き、観測航海実施への人員配置、観測項目の確認等の作業を 開始している。したがって、上記の研究項目のほとんどは、水路部が受け持つ物を除 けば、観測資料を成果として提出する事はできないが、来年度以降、多量の観測資料 が提出され解析に供される事が充分期待できる。

 一方、中層フロートの放流(気象庁)、アルゴスブイの放流(水路部)、衛星高度 計のデータ解析(気象庁)は亜寒帯域についてはこれまでに長期にわたる資料の蓄積 が存在しておらず、本調整費事業のみで、海洋の長期変動の実体を明らかにするよう な資料とはなり得ない。しかし、フロート、アルゴスブイの放流によって得られるデ ータは診断モデルあるいは種々のデータのシンセサイズにとっ て必要不可欠な物であり、衛星高度計のデータと共に、海洋の内部構造の異なる時間 空間を占める観測資料から統一的な海洋像を提供するための切り札である。今年度は フロートの放流は不可能である可能性が高いが、アルゴスブイについては既に7台が 亜寒帯域に放流されている。また衛星高度計資料からは、北太平洋亜寒帯域での変動 の空間スケールが見積もられるに至っており、次年度以降、前 述の船舶による観測資料およびフロート、ブイの結果を使用しての海面高度のアシミ レーションを行い、また海洋内部構造推定の経験的手法の確立を目指していく事が期 待できる。

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<各項目>
研究項目:北太平洋亜寒帯表層水温の季節変動に関する研究
担当機関:気象庁気候・海洋気象部
研究者名:安藤 正、吉田 隆

  1. 今年度の計画と進捗状況,および期待される成果
    [計画]
     米国NOAAと共同して、日本と北米西岸の間を航行する商船に表層水温観測を委託し 、定期航路における反復観測を開始する。TRANSPAC計画等によりこれまで得られたデ ータの収集・整理を行う。
    [進捗状況]
    1996年1月:平成8年度「亜寒帯」FSが立ち上がる前に、NOAA/NOS (National Ocean Service) のW. Woodwardに対しTRANSPAC海域での共同観測をTYKKI(太平洋総合観測 研究イニシアティブ)の下で実施する意志を確認。
    1997年1月:再度NOAA/NOS の Woodwardに対し共同観測実施意志を確認するとともに、 共同観測の実施内容について、
     (1)気象庁は、XBTプローブを日本の港で積み込む(年間約1,000本)
     (2)NOAAは、船舶搭載機器、商船との連絡・指導を行う
     (3)データは両者でシェアする
    ことを提案し、双方合意。
    1997年9月:平成9年度予算が確定したことから、Woodwardに対し、上記合意事項の正 式化(formalization)の手続き(当方は担当者間の書簡の交換を提案)、具体的な 実施方法などについて尋ねた。1997年9月末現在Woodwardからの回答はない。
    [期待される成果]
     共同観測の実施(気象庁からのプローブの提供)は早くとも1998年1月からになる 見込み。観測された表層水温データはリアルタイムで国際気象通報式BATHYにより通 報され、当該海域の海洋上層の水温構造の監視に貢献する。
     本共同研究が動き出す前から、NOAAは自らの予算でTRANSPAC海域を対象に2,000本/ 年のプローブを用意しており、本研究の実施によりあわせて3,000本/年あまりの観測 が実施されることになり,WOCEの表層水温観測プログラムで目標とされた規模 (5,500本/年あまり)により近い観測が実施されることになる。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
     NOAAとの共同観測を継続する。
     1970年代から続くTRANSPAC海域のXBT観測の継続と拡充に貢献。
     本研究による観測とそれ以外の観測データも併せた解析を行い、当該海域の海洋上 層の水温構造の季節・経年変動を明らかにする。

  3. その他、関連情報
     1997年4月、IGOSS篤志観測船実施パネル(SOOPIP)第1回会合及び同パネル自動シ ステムのための品質管理に関するタスクチーム(TTQCAS)第4回会合(於ケープタウ ン)に安藤が出席した(後者には水野委員がタスクチームのメンバーとして出席)。 本研究によるTRANSPACへの日本の貢献が歓迎された。また、BATHY報では使用したプ ローブの種類と記録計を「表」から選んで報ずる群があるが、これまで表に入ってい なかったTSKのXCTDや気象庁か開発した自動システム等を追加することが了承され現 在通報式の改正の手続き中である。
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研究項目:衛星電波高度計による海面高度の把握とその時間的変化の把握
担当機関:気象研究所海洋研究部
研究者名:倉賀野 連

  1. 今年度の計画と進捗状況、および期待される成果
    [計画]
     いままでに蓄積されている5年分のTOPEX/POSEIDON高度計データから、海面高度変 動の時空間スケールの解析を行う。さらに海面高度変動を、年平均場、季節変動と偏 差(短期・経年)変動に分離して、それぞれの時空間上の代表的な統計スケールも求 める。
     軌道沿いのスペクトル解析との比較、船舶観測による統計解析との比較、渦解像中 規模海洋モデルの季節変動外力への応答実験の結果による統計スケールとの比較等を 行い、算出されたスケールの妥当性を検討する。それらの時空間スケールをもとに海 面高度の客観解析法(統計的解析法)を開発し、季節変動及び偏差変動を抽出する。
     渦解像中規模海洋モデルによる変動場の結果と比較し、解析結果の妥当性を検証する。
    [進捗状況]
     海面高度変動の時間スケールを分離しないままの空間スケールを算出した結果、北 太平洋亜寒帯海域では季節変動が、中規模渦の変動よりも卓越した振幅を持ち、経度 方向に1200km、緯度方向に550kmのe-foldingスケールを持つことが分かった。また TOPEX/POSEIDONによる海面高度の観測誤差は5cm以上で、低緯度と比べて誤差が大き く見積もられた。
    [期待される成果]
     各種時間スケールに対応した時空間スケールの分布、客観解析による海面高度季節 変動や偏差変動の格子点データが今年度得られる見込みである。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
     高度計データと船舶データから得られる海面力学高度を組み合わせることにより、 順圧変動場を求める手法を開発し、傾圧変動場を分離する。また海上風の解析を行い 、順圧・傾圧変動との対応を調べる。
     海面高度および海面水温データから海洋内部の水温・塩分・流速場を推定する方法 を開発し、それらの誤差評価を船舶観測データを用いて行う。この様にして得られる 海洋内部の水温・塩分・流速場を北太平洋領域モデルに同化する方法を開発し、それ をもとに同化実験を行う。亜寒帯海域での各種観測データとの比較を行い、海洋内部 推定場と同化結果の妥当性を検討する。同化結果を用いて、平均的な循環場とそれか らの偏差についての変動(季節・経年変動等)を解析する。

  3. その他、関連情報
     特になし
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研究項目:化学トレ−サ−を用いた北太平洋亜寒帯循環の実態解明に関する研究
担当機関:通産省・資源環境技術総合研究所・環境影響予測部
研究者名:渡辺豊、原田晃

  1. 今年度の研究計画と進捗状況、および期待される成果
    [計画]
     海水中の六フッ化硫黄は、水塊のトレ−サ−として有効であるが、その測定前処理 が煩雑であり、船上での迅速かつ高精度な測定の開発が望まれている。そこで、自動 化を図ることにより前処理を簡素化することを試み、船上での迅速かつ高精度な六フ ッ化硫黄の分析を可能にする前処理装置の開発を行う。
    [進捗状況][期待される成果]
     海水中の六フッ化硫黄の測定前処理装置の開発はほぼ終了した。平成9年11月にこ れを船上に持ち込み、海水中の六フッ化硫黄濃度測定の試験を行う。この際、数測点 における六フッ化硫黄の断面を得ることが可能である。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
    ・来年度はフロンガス測定のための測定器の開発を行う(数の増強)。
    ・平成11年度に47N線において観測を行う予定で現在調整中。この際、化学トレ−サ −、炭酸系物質、栄養塩等の密な観測を行う予定。この観測が行なわれれば、北太平 洋亜寒帯循環の時間変動を把握することができる。
  3. その他、関連情報
    戦略的基礎研究(代表:野尻幸宏)とも歩調を合わせ、44N、155Eの定点観測を行 って行く。また、栄養塩のworking standardを作成したい。
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研究項目  アラスカ湾・東部北太平洋における観測研究
担当機関  東海大学海洋学部
研究者名  深澤理郎
研究協力者 静岡大学理学部  鈴木 款

  1. 今年度の計画と進捗状況および期待される成果
    [計画]
     @pH自動測定装置の導入とその試験運用
     AP16N(部分)再観測実施に向けての観測体制の整備
    [進捗状況]
     @9月19日に本体納入済み。現在温度維持用水槽の改造を行っている。10月24日か ら11月10日にかけて三陸沖で実施される東大海洋研究所白鳳丸の航海で鈴木が試験運 用を行い、結果を出すと同時にそれにもとづいて、より高精度(小数点以下3桁)の 分析を自動的に行える事を目的とした改造を計画する。
     A資源環境技術総合研究所と歩調をあわせて、研究者、特に分析化学に長じた研究 者の確保、割り当て項目の検討を開始した(過去に3回の会合を持った)。
      [期待される成果]
     pHの自動測定が可能になり、WOCEタイプの観測のみならず現業官庁等、乗船研究 者数が比較的少数とならざるを得ない観測での高精度なpH測定が可能となる。
     また、白鳳丸上での栄養塩測定結果とpH測定結果が得られる。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
    [来年度の予定と希望]
     @pH自動計測装置の改良と、海上保安庁水路部との共同研究航海、海洋科学技術 センターの観測航海での運用。観測資料にもとづく栄養塩/pHを利用した全炭酸推 定の精度向上
     Aアルカリニティあるいは全炭酸の自動計測装置および窒素分析装置の導入・改良  B第期(2000年)でのP16N観測実施への国際共同体制の立ち上げ
     上記の三項目について、研究項目、所属機関を超えて可能な限り多数との共同研究 の実現を希望する
    [来年度以降の予定と希望]
     @平成11年度の予定
      海上保安庁あるいは水産庁との共同観測による北太平洋横断測線での観測の実施 。特に北太平洋東部でのWHP型観測の実現へ向けての共同研究の展開
     A第期移行が実現した場合の予定
      WHP P16Nの北緯47度から北緯30度までの海域でのWHP観測の実施。使 用船舶としては、乗船人員の数、スペース等から、東海大学の望星丸を傭船したい。
  3. まとめと提言
     本研究項目(課題)では、過去のWHP観測実施から得られた体験を生かし(十分 な人員と資材と海洋知識の用意)、将来CLIVER DEC/CENパネルが開催される事を想 定し、その要請に応え得る観測資料を提供する事を最大の要点と考えている。
     また、WOCEのAIMS RECOMMENDATIONに対応するべきモデリングへのデータ供給を行 う事も大きな目的である。
     現在、世界的にみた場合、海洋に関する研究動向は、米国でのWOCE予算の2005年ま での確保をはじめ、英国、フランスを中心としたデータシンセシスおよびデータ取得 に関するWOCE SYSTEMが依然として大きな影響力を有している。これは、未だに CLIVER内でDEC/CENパネルのみが結成されていない事を考えると今後、少なくとも WOCEの第二期が終了するまでは、世界的にはWOCEが(気候変動研究に関する)海洋研 究の中心的な組織として動いていく事を示している。日本ではWOCEという名前を持つ 研究予算は存在していないが、SAGEを中心としてより密接にWOCEとの情報、技術、人 員交流を図るべきであると考える。
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研究項目:中層循環の実態解明に関する観測研究
担当機関:気象研究所海洋研究部
研究者名:四竈信行,金子郁雄

  1. 今年度の計画と進捗状況、および期待される成果
    [計画]
     P-ALACEを5台米国Webb社にて製作し、平成10年2月の函館海洋気象台・高風丸 航海により親潮・黒潮混合水域に投入、送信されるフロートの位置、水温プロファイ ル、深度等のデータを解析する。海洋観測データの解析方法について検討する。
    [進捗状況]
     P-ALACEの製作および東洋通信機でのアルゴス送信機の製作に時間がかかっており 、高風丸の航海に間に合わない可能性がある。このときは平成10年4〜5月の凌風 丸の航海において投入する。平成10年の4〜5月の凌風丸および高風丸のCTD測 線の位置を、インバース法を適用できるように調整してもらうよう気象庁海洋課の担 当官と打ち合わせた。金子は11月に広島で行われる「ADCPに関する国際ワークショ ップ」に出席し、データ解析方法他についての情報交換・討議を行う。その結果は本 研究に十分に生かされる。
    [期待される成果]
     P-ALACEの製作が遅れているためフロートによる観測データが得られるのは来年度 からになる見込み。海洋観測データの解析方法等についての検討を行って来年度以降 に備える。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
    [計画]
     P-ALACEを毎年5台ずつ製作し、親潮・黒潮混合水域に投入して得られるデータを 解析する。凌風丸・高風丸のCTDデータ、フロートのデータにインバース法を適用 し中層水の分布・流量等を得る。
    [期待される成果]
     北太平洋西部亜寒帯域の中層循環についての概況、流量等が得られる。
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研究項目:北太平洋亜寒帯の表面海流循環に関する研究
担当機関:海上保安庁水路部
研究者名:寄高博行、木下秀樹

  1. 今年度の計画と進捗状況、及び期待される成果
    [計画]
     北緯47度線に沿った観測航海において7個の表層漂流ブイを放流し、追跡する。 また、スクリップス海洋研究所との共同研究により、ドローグの長寿命化等の漂流ブ イの改良に取り組む。これにより、観測機会の乏しい荒天域での効率的なデータ取得 を図る。
    [進捗状況]
     北緯47度線に沿った観測航海において7個の表層漂流ブイを放流し、追跡を行っ ている。
    [期待される成果]
     漂流ブイの軌跡によって、西部〜中央域に至る亜寒帯循環像の一端が明らかになる と期待される。また、スクリップス海洋研究所との共同研究からは、ドローグの長寿 命化が図られ、観測機会の乏しい荒天域での効率的なデータ取得が可能になる。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
     今年度放流したブイの軌跡を勘案して放流場所を検討し、水路部の実施する観測航 海時に漂流ブイを放流するとともに、他機関による観測航海及び一般船舶の協力を仰 ぐことによって、亜寒帯循環全域のカバーし、表層循環像の確立を図る。
  3. その他、関連情報
     なし
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研究項目:北太平洋西部における観測解析研究 −北緯47度線に沿った東西断面観測−
担当機関:海上保安庁水路部
研究者名:木下秀樹、寄高博行

  1. 今年度の計画と進渉状況
    [計画][進捗状況]
     8月6日から8月25日に測点図に示す海域において海洋観測を行った。観測項目は以 下のとおり。CTD、採水、XBT、XCTD、ADCP、波浪、係留流速観測(180E、47N),化 学分析項目 塩分、溶存酸素、pH、栄養塩(PO4、SiO2、NO2、NO3)(TCO2)
     採水は、2.5Lのボトルを12本取り付けて行った。全炭酸を除くすべての項目でダブ ルサンプリングを行った。全炭酸については、採水のみ行った。現在東北大学理学部 大気海洋変動解析研究センターで分析中である。他については、データの品質管理、 及びCTDデータの校正を行っている。係留は、180E、47Nの水深5200mの海域で、中層 2層、深層1層の流速計を設置した。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
     10年度の観測予定海域は、今年度と同様の海域を計画しており、今年度の解析結果 と比較検討する。
     また、平成11年度に、同じ北緯47度線の太平洋横断観測の実施を検討しており、実 現すれば米国が1985年に行った横断観測結果との比較による長期変動が検出できると 思われる。
  3. その他、関連情報
     東海大学が担当する「モデリング」および「アラスカ湾」との共同で研究を実施し ている。
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研究項目:北太平洋亜寒帯循環表層水温の経年変動に関する研究
担当機関:水産庁遠洋水産研究所 海洋・南大洋部 低緯度域海洋研究室
研究者名:水野恵介・渡邊朝生・岡崎誠

  1. 今年度の計画・進捗状況・期待される成果
    (資料解析)
     遠洋水産研究所が中心となって継続してきた北太平洋亜寒帯海域におけるさけます 資源調査によって得られた表層水温観測のデータセット(海面から250mまでの基準層 データ)の解析を行っている。調査の対象海域は北緯40゜N以北の西部北太平洋であ る。観測は初夏から夏季に限られているが1966年以降毎年実施されており、西部亜寒 帯海域の表層水温の重要な連続観測資料の一つとなっている。南北定線調査が主な調 査形態であるが、定線間を埋める観測データも含まれていて、1980年代半ばまでは、 空間的に密な観測網が維持されていた。90年代以降は、さけますの沖獲りがなくなり 調査網は縮小されたが、現在でも数本の南北定線が維持されている。NODC・JODCなど データベースに登録されていないデータも多数含まれているようである。
     このデータセットから、西部亜寒帯循環域の格子点データセットを作成し、時系列 解析を実施した。その結果、同海域においてdecadal-interdecadalの変動が卓越する こと、西部亜寒帯循環の中央部(48゜N付近)にdecadal変動が顕著に現れ、この時 間スケールで1970〜1980年代にかけて100mの水温偏差のゆっくりとした西進がみられ ることなどがわかった。これらの解析結果は、秋季海洋学会で発表する。今年度のこ れからの資料解析も、このデータベースの解析を中心に展開する。また、データベー スの公開については、遠洋水産研究所内の関連する研究室と検討する。

    (観測網の展開)
     上記のさけます資源調査の一環として実施されている日付変更線上(若竹丸、6-7 月、38゜30'N〜58゜30'N)と165゜E線上(北光丸、7月、40゜N〜50゜N)の南北定線 において緯度1゜毎の資源調査定点(CTD観測実施)間でのXBT観測を依頼し、表 層水温の高密度観測を実施した。若竹丸については、往路の北緯40゜線上と帰路のベ ーリング海―北海道沖間において経度1゜毎のXBT観測を実施した。観測結果につ いては現在解析中である。1998年2月に水産庁漁業調査船「開洋丸」を用いた日付変 更線、165゜E線の冬季さけます調査に便乗し、1500mまでのCTD観測とXCTDを 組み合わせ、冬季の表層構造に焦点をあてた高密度水温・塩分観測を実施する。観測 結果の詳細な解析は来年度に実施する。
  2. 来年度以降の計画と期待される成果
    (資料解析)
     1991年以降実施されている日付変更線と165゜E線の定線観測結果のとりまとめを実 施し、前線や水温極小層の年々の変動の特徴を明らかにする。観測資料の十分な精度 チェックがなされていないため、とくに塩分についてはNODCなどの歴史資料を元にし て亜寒帯海域の統計値を作成し、比較をしつつ補正を行うことが必要。
    (観測網)
     さけます調査定線での表層水温・塩分高密度観測を維持する。1999年1-3月に予定 されている、水産庁「開洋丸」を用いた冬季北太平洋さけます資源調査、ベーリング 海スケトウダラ調査の機会を利用して、冬季の海洋表層の高密度観測を実施する。
  3. その他
    ・XCTD:6月〜8月にXCTD比較試験を実施した。
    ・1998年冬季(2月)開洋丸調査:渡邊が乗船する予定。簡単な作業で済むものなら ば追加調査として請け負うことは可能。
    ・1999年冬季(1-3月)開洋丸調査:現在のところ、資源調査を主目的として計画さ れているが、今後の情勢によっては、海洋観測中心の調査計画を組みこめる可能性も 出てくる。方針がはっきりするのは、来年1月頃。開洋丸は、今年8月のドックでCTD ウィンチをダイナコン社製のトラクションウィンチに換装し、CTDの操作性は改善さ れた。
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II.本ワーキンググループに関連する事項
  1. 化学成分分析に関する会合(SAGE化学分科会:仮称)

    今回の振興調整費事業では、過去のWHP測線の再観測がいくつかの研究課題で計画 されている。過去の観測結果との比較から、海洋中の変化を知るには、できるだけ多 くの成分を高精度に測定することが望ましいのは言うまでも無い。しかし、過去のWH P観測の実施から明らかになったように、化学トレーサーを含む多くの海水溶存成分 を、単一の現業あるいは研究機関のみで高精度に分析することは難しい。また、複数 の機関が異なる海域で観測を行なった場合に、分析の標準化を如何に実現するかとい う事も大きな問題となっている。そこで、本ワーキンググループ内に、化学分析に関 するこれらの問題に対応するべく、化学分科会を設置した。これまでに、47N線およ び140W線等の実施を念頭において3回の分科会を開催した(7/14, 7/28, 9/30)。現在 の所は、東海大、北大、静大、水路部、中央 水研、JAMSETC、資環研から8名が参加 していが、今後、必要に応じて、他の機 関の研究者の参加も考えられている。現在、検討するべき測定項目として、T, S,DO, P, N, Si, pH, TA, TCO2, C-13, C-14, pCO2, CFCs, SF6, B, Ca, DOC, POC, 微量金 属,sediment trap, sedimentをあげ、その精度向上あるいは化学分析を主たる研究テ ーマとする研究者の当該機関との共同研究のありかたについて議論を行なっている。

  2. データの公開およびアーカイブ

    本ワーキンググループに属する機関/研究者のほとんどが、オリジナルな海洋デー タを生産する。またすでにデータの取得を開始したグループもある。「北太平洋亜寒 帯循環と気候変動に関する国際共同研究」の目的の一つにはデータを用いてのいくつ かのモデリングおよびその手法の開発がある。この目的の達成を容易にするには、観 測研究課題からモデル研究課題へのデータフローを確立しておく事が重要である。観 測の速報および、品質管理後のデータの、各グループ間での共有について、可及的速 やかに、本振興調整費事業の方針および具体的な方法を立案、実施していくことが望 まれる。


参考資料

研究項目:北太平洋亜寒帯の表面海流循環に関する研究

研究項目:北太平洋西部における観測解析研究 −北緯47度線に沿った東西断面観測−

研究項目:北太平洋亜寒帯循環表層水温の経年変動に関する研究

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