A02-3 東アジア縁辺海と大気の連鎖的双方向作用とモンスーン変調

研究代表者 立花 義裕#(三重大学・教授)
研究分担者 木田 新一郎*(九州大学・准教授),加古 真一郎* (鹿児島大学・助教),滝川 哲太郎* (長崎大学・准教授),相木 秀則* (名古屋大学・准教授),本田 明治# (新潟大学・教授),榎本 剛# (京都大学・准教授) 柏野 祐二*(水産大学校・教授)
PD研究員
研究協力者 磯辺篤彦*(九州大学・教授),万田敦昌* (A01-2分担),西井和晃# (A02-7分担),安永数明# (A01-2分担),佐藤友徳#(A01-2分担),山本 勝#(A01-1分担),川瀬宏明#(A01-2分担),中村啓彦* (鹿児島大学・教授)
[学位:*海洋学,#気象学]

日本海に豪雨や豪雪もたらす夏季・冬季のモンスーンは大規模大気場だけで決まるのであろうか?東アジアと他の中緯度大洋との相異点は縁辺海(東シナ海・黄海・日本海・オホーツク海)の存在であろう。本研究がターゲットとする日本周辺の縁辺海は、北太平洋上を成長しながら東進する低気圧の「ゆりかご」である。ゆりかごの中で動く低気圧は、ゆりかごを再び揺らし、また低気圧を揺らす。専門用語を交えて言い換えれば次のようになる、「縁辺海上で発生した低気圧に伴って吹く風は海流を駆動し、海流による熱の水平輸送は水温分布を変える。水温は海面での熱交換を経て気圧分布に反映され風系を変え、その風がまた海流を駆動する。つまり大気と海洋は不可分一体の平衡状態または振動系と捉えることができる」。この例のように、大規模大気場は、縁辺海を端緒とする大気−海洋間に働く強制の連鎖により変調される可能性がある。海洋(大気)が大気(海洋)過程を強制し、時空間規模を変えつつも、別の海洋(大気)過程へと波及する。各連鎖過程における応答には一定時間を要することから、この連鎖は数日~季節間程度となろう。この時間差を持つ大気−海洋間に働く強制の連鎖はすなわち「中緯度大気海洋遅延連鎖結合系」と呼んでもよいであろう。この新概念を基に多発する「異常な気象」の理解につなげる。本研究は、「縁辺海を端緒とした大気−海洋間に働く強制の連鎖によるモンスーンの変調」という新たなパラダイムを提案し、それを船舶等による機動的観測と技巧的数値実験を融合させ実証することを到達目標とする。

図 縁辺海を端緒とした大気-海洋間に働く強制の連鎖によるモンスーンの変調の概念の一例

現場観測データの解析や高解像度の領域海洋モデルや大気モデルの数値実験やデータ同化を駆使して、以下のような研究を積み重ねる。

  1. 対馬暖流海域での船舶等による現場観測:豪雪をもたらす日本海寒帯気団収束帯(JPCZ)が対馬暖流と交差する海域で、船舶による大気海洋同時観測を冬季に実施する。大気観測用にラジオゾンデの連続放球と、それと同期して対馬暖流の流路、海水温、塩分の鉛直2次元構造を観測する。海洋前線のような小規模の海洋変動に対応した大気構造の変質が期待される。これら前例のない高密度観測により、気象要素の水平収束、相対渦度等の物理量や海洋微細構造を明らかにする。同様の観測を、梅雨期~夏季に豪雨をターゲットとして対馬暖流の起源域である東シナ海において実施する。
  2. 技巧的数値実験と同化による観測との融合:連鎖のトリガーとなろうJPCZと対馬暖流の関係を(ⅰ)における観測と数値実験を融合させて解明する。大気数値実験(観測再現実験・水温前線除去実験)による海洋構造に対する大気の応答を調べる。また、海洋数値実験における複数の大気構造(観測再現実験・大気構造除去実験)に対する海洋の応答も調べる。これら実験の相互比較と観測との差違から、海洋前線や海洋微細構造に起因する大気の応答が抽出され、応答した大気の海洋への再帰的影響の強度も評価できる。領域大気海洋結合モデルと部分結合モデルの比較(例:部分結合モデルで、日本海→黒潮続流域→アリューシャン域の順に結合を解除する。フル結合モデルと、部分結合モデルとの差違から、縁辺海に端を発する遅延連鎖結合過程を抽出)、そして観測データと数値モデルの同化によって遅延結合の連鎖を抽出する。これら数値的実験を、観測予定の対馬暖流域のみならず、他の縁辺海をもターゲットとして長期積分し、その出力プロダクトの解析を行う。