海面加熱に対する海洋表層応答過程の解明による夏季海面水温場形成・変動の理解

阐明海面对海面加热的响应过程，了解夏季海面温度场的形成和波动

基本信息

批准号：
17J02314
负责人：
山口凌平
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

春から夏にかけての海面（混合層）水温上昇をもたらす大気場から海洋に加えられる熱は、暖候期の海洋表層混合層が非常に薄いために、一般に混合層内でその熱収支が閉じず、多くの割合が鉛直拡散等の過程によってより下層へ運ばれる。混合層下に運ばれる熱は下層を上部から温めることで季節的な密度成層を形成するが、近年の観測研究は、それら下層に運ばれる熱が混合層における熱のバランス、すなわち海面（混合層）水温を決める上で重要であることを指摘している。そこで本研究は観測プロファイルに基づき暖候期の海洋表層成層の形成過程を詳細に調べることで、暖候期における海面水温場形成とその変動性を理解することを試みた。本年度は、前年度に導入し観測データプロダクトよりその有用性を示したポテンシャルエネルギーによる季節成層形成の定量的な記述手法を、より時空間的に高解像度な海洋データ同化プロダクトに適用し、観測データから得られていた結果の妥当性を確認した。それにより、ポテンシャルエネルギー発達の診断における残差項の大部分が鉛直拡散過程によってなされていることが示され、直接的な測定が難しく観測データが少ない混合層の底および季節成層内での鉛直拡散係数の月別気候値を北太平洋全域を対象に算出することができた。見積もられた鉛直拡散係数は春から夏にかけて季節の進行とともに小さくなる季節的な変動性、および、海上風強度に依存した空間的な変動性を有していることがわかった。歴史的観測プロファイルを用いて表層成層の長期変動性も調べた。その結果、全球の各海域において1960年代以降の有意な成層の強化傾向が検出され、その強化は全球平均では気候値の約6％に相当することがわかった。また、線形トレンドを除去した長期時系列からは、北大西洋、及び熱帯・北太平洋においてそれぞれ海域を代表する気候モードに対応する経年変動性が検出された。

从春季到夏季导致海平面温度（混合层）温度升高到海洋上的热量通常在混合层内不封闭，因为在温暖的天气中，表面混合层混合层非常薄，并且通过垂直扩散等过程将大部分的比例带到下层。在混合层下携带的热量是通过从顶部加热下层来形成季节性密度分层的，但是最近的观察性研究指出，进入这些下层的热量对于确定混合层的热量平衡很重要，即海面（混合层）水温。因此，这项研究试图通过根据观察概况检查温暖的天气时期海面分层的形成过程来理解温暖天气中的海面温度场的形成。今年，我们应用了一种定量描述方法，用于使用势能进行季节性分层，该方法是在上一年中引入的，并证明了其从观察到的数据产物的有用性，以具有更多时空和高分辨率分辨率的海洋数据同化产物，并确认了从观察到的数据获得的结果的有效性。这表明，诊断势能发育的大多数残留项是通过垂直扩散过程进行的，可以在混合层的底部和季节性分层的垂直扩散系数的每月气候价值，这些垂直扩散系数和季节性分层很难直接测量，并且几乎没有观察性数据，可以在整个北部太平洋中计算。发现估计的垂直扩散系数的季节性变异性随春季到夏季的季节性进展而降低，空间变异性取决于海上风强度。还使用历史观察谱研究了表面分层的长期变异。结果，自1960年代以来，每个全球水域都检测到了明显的分层加强趋势，发现分层的加强对应于全球平均水平的6％。此外，从消除线性趋势的长期时间序列中，检测到与代表北大西洋和热带和北太平洋海洋的气候模式相对应的老化变异性。