文部科学省「グリーン・ネットワーク・オブ・エクセレンス」（GRENE）
事業

北極気候変動分野
急変する北極気候システム及びその全球的な影響の総合的解明
2011-2016

地球の未来が見える場所

北極へ
代表機関

情報・システム研究機構 国立極地研究所

参画機関

海洋研究開発機構

急変する北極の今を捉え、地球の未来を知るため、GRENE

北極気候変動研究事業に日本中の北極環境研究者が結集。

現実には、海氷の減少は予測より速く進行しています。将来トしました。国立極地研究所が代表機関、海洋研究開発機構に反映させることにより、北極全体の姿、そして未来の姿を進行する地球温暖化。その影響が最も顕著に現れる地域の予測が合わないのは、海氷が減少するメカニズムを十分理解が参画機関として、5 年間のプロジェクトを実施します。

知ることができるのです。また、モデルが必要とするデータ

一つが、北極です。温暖化による平均気温の上昇は北極域ができていないことが一因と考えられています。このメカニズ

GRENE 北極気候変動研究事業は、4 つの戦略研究目標をを観測研究者に要求し、協力して開発・改良を進めることで、最も大きく、全球平均のほぼ 2 倍になっています。

ムは、大気や海洋・陸域の変化とも複合していて、まだ全体像

掲げ、 それらの戦略研究目標を達成するために、7 つの研究

予測精度の向上を目指します。観測データは、新たに構築す地球温暖化の影響を受け、北極海の海氷面積が急激に減少が見えていません。北極域がどう変化するかが分からなけれ

課題が公募によって選ばれています。

る「北極域データアーカイブ」に保存し、 公開していきます。

しています。海氷は太陽光のほとんどを反射していますが、ば、全球的な気候システムにどのような影響がもたらされる海氷が減少すると、海が太陽光を吸収するようになり、北極かを予測することもできません。

なぜ北極なのか、なぜ今なのか

GRENE 北極気候変動研究事業の最大の特徴は、 多方面での研究分野横断や連携です。これまで大学や研究機関のグル

観測データを活用することで、成果はさらに上がると期待されます。

域はさらに暖まります。北極域の変化は、地球温暖化を加速

今、北極で何が起きているかを捉え、その原因やメカニズ

ープがそれぞれの専門分野について観測や研究を進め、大きまた、GRENE 北極気候変動研究事業の実施には、 諸外国し、 全球的な気候システムにも大きな影響をもたらすのでムを明らかにすること。そして、将来予測の精度を向上させ、な成果を挙げてきました。しかし、急変する北極の現状を捉の研究機関との連携が不可欠です。国際的な協力関係があるす。北極と聞くと、地球の端の遠く離れた場所と感じるかも

日本や全球にどのような影響があるかを把握すること。——

え、複雑な北極の気候システムを解明し、全球的な影響を予からこそ、北極での観測研究が可能となります。

しれません。しかし北極の変化は、広域の気候システムを通それが、危急の命題です。

測するためには、分野横断的かつ総合的な取り組みが不可欠

GRENE 北極気候変動研究事業のスタートに合わせ、 北極です。GRENE 北極気候変動研究事業には、 国内 35 機関か

環境研究者のネットワーク組織「北極環境研究コンソーシア

らさまざまな分野の研究者、約 300 人が参加します。

ム」を設立しました。これにより、 オールジャパンで北極環して、日本で暮らす私たちにも大きく関わっています。
北極域では、海氷の減少だけでなく、大気や海洋、雪氷、陸35 機関、約 300 人の研究者が参加

域生態系にも、さまざまな変化が起きています。未来の北極

そうした背景から、「グリーン・ネットワーク・オブ・エク

そして、 観測研究とモデル研究の連携を重視しています。

境研究の強化に取り組む準備も整いました。

はどうなってしまうのでしょうか。例えば、いくつかのモデ

セレンス」（GRENE）事業 北極気候変動分野「急変する北極

北極の変化を捉えるには、まず多くの地点で継続的に観測を

さあ、地球の未来が見える場所、北極へ。

ル計算によると、2040 年には夏の北極海に海氷がほとんど

気候システム及びその全球的な影響の総合的解明」（略称：

行う必要があります。しかし、 観測によって得られるのは、なくなってしまう可能性があると予測されています。しかし

GRENE 北極気候変動研究事業）が、2011 年度からスター

その地点の現在までの姿です。観測研究で得た知見をモデル

研究課題
戦略研究目標北極域における温暖化
増幅メカニズムの解明（1）北極気候再現性検証および北極気候変動・変化のメカニズム解析に基づく全球気候モデルの高度化・精緻化（2）環北極陸域システムの変動と気候への影響（3）北極温暖化のメカニズムと全球気候への影響：
大気プロセスの包括的研究

戦略研究目標全球の気候変動及び将来予測における北極域の役割の解明（4）地球温暖化における北極圏の積雪・氷河・氷床の役割（5）北極域における温室効果気体の循環とその気候応答の解明（6）北極海環境変動研究：海氷減少と海洋生態系の変化
北極域における環境変動が日本周辺の気象や水産資源等に及ぼす影響の評価

2（写真提供：国立極地研究所 塩原匡貴）（7）北極海航路の利用可能性評価につながる海氷分布の将来予測◦ 北極海における海洋変動と急激な海氷減少メカニズムの解明◦ 北極航路利用のための海氷予測および航行支援システムの構築◦ 北極海氷海洋システムの基本構造と変動に関する
観測モデリング融合研究

北極海航路の利用可能性評価につながる
海氷分布の将来予測

3

は雪氷の変化を観測によって捉え、それに戦略研究目標①

北極域における
温暖化増幅メカニズムの解明
戦略研究目標代表者

野沢 徹 国立環境研究所

い地下の永久凍土の融解も進むでしょう。

戦略研究目標②

全球の気候変動及び将来予測における北極域の役割の解明

伴う熱・水・物質循環の変動を総合的に把握します。また、北極域は広く、1 点の観測で北極域全体について分かるものではありません。各研究課題に参加している

戦略研究目標代表者

杉本敦子 北海道大学

研究者は、 これまでシベリアやアラスカ、
カナダなどで観測を行っています。それに絡み合って生じています。

ことで、「環北極総合観測」を実現し、北極（4）地球温暖化における北極圏の積雪・氷

平均気温は約 0.74℃上昇しました。北極

れぞれの要素が近年の温暖化にどれだけ

GRENE 北極気候変動研究事業では、観す。その影響は北極域にとどまらず、 大

域の気温上昇は、それをさらに上回ってい

寄与しているのかを定量的に把握してい測研究とモデル研究との“対話”を大切に

気・海洋の循環などを通して、波紋のようます。北極域は、地球上において気候変動くことで、温暖化増幅メカニズムを解明すしています。観測研究者が観測する情報に全球に広がっていきます。北極域におによる影響が最も顕著に現れる地域の一ることを目指します。

と、 モデル研究者が必要とする情報とは、

ける気候変化が全球の気候にどのような研究課題（1）〜（4）は戦略研究目標①とつとされています。しかし、なぜ北極域でモデルと観測の連携は必ずしもよく分かっていません。

量を増加させると考えられています。ま態や熱・水・物質の動きを変えてしまうこ
北極域の気候変化は全球に広がっていく

GRENE 北極気候変動研究事業では、そ温暖化が増幅されるのか、そのメカニズム

だし、有機物の分解は温室効果気体の放出

速度や植生の種類を変化させ、地表面の状

1906 〜 2005 年の 100 年間で、地球の域全体の変化を把握します。

じ込められているメタンや有機物が動きた、地温や土壌水分の変化は、植物の生長

らの観測サイトに新たなサイトを加える
温暖化との関係を定量的に理解する

永久凍土の融解によって、現在氷の中に閉北極域の環境は今、急激に変化していま

河・氷床の役割とで、さらなる変化を引き起こす可能性があります。北極域に広がる湿地からは、強（5）北極域における温室効果気体の循環とその気候応答の解明

力な温室効果気体のメタンが大気中に放出されていますが、地温の上昇や地表面の温暖化の進行を北極域が左右する

植生の変化は、そのメタンの放出量を増加させ、全球の温暖化を加速させる可能性が必ずしも一致しません。モデルの再現精影響を及ぼすのかを明らかにし、将来の全共通で、 温室効果気体を扱う
（5）
が加わっ

あるのです。

戦略研究目標①「北極域における温暖化

度を上げるためには、いつ、どこで、どの球の気候変動を高精度に予測することがています。二酸化炭素やメタンなどの温全球気候モデルに必要なこと

増幅メカニズムの解明」を達成するため、ような観測を行うべきかなど、密接にやり求められています。

室効果気体の増加は、温暖化を促進させま

現在、 全球の気候変動予測には「全球気とりをしていきます。各研究課題にもモ

戦略研究目標②「全球の気候変動及び将す。地球の平均気温はこの 100 年間で約候モデル」が使われています。しかし、 そ

0.74℃上昇しましたが、 それは人為起源のモデルには、積雪や永久凍土、植生の変

気温が上昇すると、 積雪や氷河・氷床、以下の 4 つの研究課題を実施します。

海氷が減少し、地表や海面が露出します。

（1）北極気候再現性検証および北極気候変デルの研究者が参加しているため、連携を来予測における北極域の役割の解明」を達

表面が白から黒っぽい色に変わることで動・変化のメカニズム解析に基づく全スムーズに進めることができます。

成するため、以下の 5 つの研究課題を実施の温室効果気体の増加が原因である可能化が十分には組み込まれていないのです。

太陽光反射率（アルベド）が低下して陸や球気候モデルの高度化・精緻化期待される成果します。

性が非常に高いと考えられています。

それでは高精度な予測は望めません。そ海が暖められ、さらなる気温上昇を招くの（2）環北極陸域システムの変動と気候へのも事実です。しかし、アルベドの変化だけそうした取り組みによって、近年の急激（1）北極気候再現性検証および北極気候変では将来、温暖化はどのように進行するもそも、北極域の温暖化によって積雪や永のでしょうか。それを考えるとき、北極域

久凍土、植生、そして温室効果気体がどのな北極域の温暖化に対する大気、海洋、雪動・変化のメカニズム解析に基づく全（3）北極温暖化のメカニズムと全球気候へ

氷、陸面の寄与やそれぞれの相互作用を定球気候モデルの高度化・精緻化の役割はとても重要です。北極域の急激ように変化するかも、十分には分かってい昇を説明できません。北極の気候変化は、の影響：大気プロセスの包括的研究

量的に評価できると期待されます。それ（2）環北極陸域システムの変動と気候へのな温暖化によって、海氷や積雪の面積が減ないのです。まずは、観測によってそれらアルベドだけでなく、 大気中の水蒸気や（4）地球温暖化における北極圏の積雪・氷

少し、地表面の状態や熱・水・物質循環の変の変化を把握し、陸域変動モデルを開発し（3）北極温暖化のメカニズムと全球気候へ化を通して、北極域の温暖化がさらに進むます。

の影響：大気プロセスの包括的研究と考えられます。また、 気温の上昇に伴では、北極で観測されている急激な気温上

雲・エアロゾル、植生や炭素循環、大気や海洋の熱輸送など、さまざまな変化が複雑

影響

河・氷床の役割

は、北極の温暖化を高精度で再現・予測することにもつながります。

研究課題（2）は陸域、（3）は大気、（4）

影響

衛星による北方林観測結果

一方、北極域に位置するグリーンランド
では、氷床が急速に減少しているといわれモデルによる北方林計算結果ています。氷床の融解は、海面上昇をもたらします。また、グリーンランド沖は冷や北極域で増幅され全球に広がる温暖化

されて重くなった海水が沈み込み、海洋大（データ提供：国立環境研究所 野沢徹）

循環の出発点になっています。氷床が融けた淡水が海に流れ込むことで沈み込みが起きにくくなり、海洋大循環が弱まってしまう可能性もあります。それは、 全球
植生の調査（ロシア・チョクルダ）（データ提供：兵庫県立大学 伊勢武史）

葉面積指数

世界のさまざまなモデルによる温暖化に伴う海水準上昇予測

規模の激しい気候変動を引き起こします。
しかし、氷床や氷河の変化も、現在の全球気候モデルには十分に組み込まれていません。観測によってその変化を把握し、融解の進行とそれに伴う海水準の変動モデ
ルの開発を進めます。
期待される成果

大気観測

陸域変動モデルや海水準変動モデルの開発によって、北極域の気候変動に起因する（写真提供：北海道大学 杉本敦子）

積雪や凍土、植生、温室効果気体、氷床、氷氷床の調査

河、海面水準などの変化を定量化できるよ
うになることが期待されます。その要素を全球気候モデルに組み込むことで、全球の気候変動を高精度で予測することを可能に

4（YOSHIMORI and ABE-OUCHI (2012). Sources of Spreadin Multimodel Projections of the Greenland Ice Sheet
Surface Mass Balance, J. Climate, 25, 1157-1175. DOI:
10.1175/2011JCLI4011.1）（写真提供：三重大学 立花義裕）（写真提供：国立極地研究所 本山秀明）

します。

5

戦略研究目標④

戦略研究目標③北極海航路の利用可能性評価につながる
海氷分布の将来予測

北極域における環境変動が日本周辺の気象や水産資源等に及ぼす影響の評価

戦略研究目標代表者

究課題（3）
では、寒波や冷夏など、日本の③a

異常気象に対しての北極の役割および遠北極域における環境変動が隔応答のメカニズムを明らかにすること
日本周辺の気象に及ぼす影響の評価 を目指します。
期待される成果

戦略研究目標代表者

浮田甚郎 新潟大学
北極と日本はつながっている

北極域から北半球中緯度における大気の変動過程、特に遠隔応答プロセスの理解変動が日本周辺の気象に及ぼす影響の評が進むことで、北極の気候変動に伴って起価」を達成するために、 次の研究課題を実きる日本の異常気象を、定量的に評価できの気象は、太平洋赤道域で発生するエルニ施します。

ると期待されます。それにより、日本周辺

ーニョやラニーニャの影響を受けること（3）北極温暖化のメカニズムと全球気候への気象予測の高精度化にもつながります。

が知られています。一方で、日本での豪雪の影響：大気プロセスの包括的研究や冷夏が、北極域を含む広い範囲における北極における大気の状態は、海洋・海氷

大気の状態に関係していることが分かっ

や地表の変化に伴って変動します。さらてきました。日本から遠く離れた北極域に、北極で大気の循環が変わることにより、の変化は、われわれにとって無関係な出来

偏西風の蛇行やアジアモンスーンの変調事ではないのです。急激に起きている北が引き起こされます。このように遠く離極域の変化が日本の気候・気象にどのようれた場所から大気の変動を介して影響がな影響をもたらすのか。また、そのメカニ伝わっていくことを、「大気による遠隔応

ズムを明らかにすることが、今求められて答」と呼んでいますが、 実際には放射、 エいます。

アロゾル、雲、循環などさまざまなプロセ

猛暑か冷夏、暖冬か厳冬。日本の夏や冬

戦略研究目標③ a「北極域における環境

島田浩二 東京海洋大学
太平洋と大西洋を最短距離で結ぶ期待される成果

北極海の環境変化は、科学的のみならず

平洋・大西洋・河川からの流入、 海氷の生急激な海氷減少のメカニズムを解明し、社会的にも注目されています。海氷面積

成・融解・輸送、深層水の形成といった複雑

北極海の海洋構造モデルの構築によって、が急激に減少していることから、太平洋とな海洋構造を再現できるモデルを開発し海氷分布の将来予測ができると期待され大西洋を最短距離で結ぶ北極海航路を利ます。それにより、季節から数十年スケーます。それによって、北極海航路の利用可

用できるのではないかと期待が高まって

ルの海氷予測システムを構築します。

能性を判断できるようになります。

いるのです。北極海を船舶の航路として安全に利用するためには、海氷分布の把握と予測などが求められています。

海氷面積最小日の北極海氷分布と想定される北極海航路（AMSR-E データ／データ提供：宇宙航空研究開発機構）

戦略研究目標④「北極海航路の利用可能

北極変動・変化が日本の気候・気象に
与える影響
大気加熱

性評価につながる海氷分布の将来予測」を偏西風ジェットの蛇行（7）北極海航路の利用可能性評価につながHの海洋モデルが必要です。そのために、太1979 年達成するため、次の研究課題を実施します。
る海氷分布の将来予測
この課題は、3 つのサブ課題から成ります。

低温偏差a 北極海における海洋変動と急激な海氷減少メカニズムの解明
北極海の海氷は急激に減少しています。
しかし、そのメカニズムはまだ明らかになスが複雑に絡み合って生じています。研っていません。海氷予測システムの構築には、その解明が不可欠です。サブ課題 a③b

北極域における環境変動が水産資源等に及ぼす影響の評価
戦略研究目標代表者

菊地 隆 海洋研究開発機構

では、海氷域での観測と、主に宇宙航空研

互関係の解明を重視し、 国内の海洋物理・究開発機構の人工衛星のデータを活用す

化学・生物の各分野の研究者が協力して学ることで、急激な海氷減少をもたらすメカ

際的な研究を進めます。

ニズムを解明します。海氷域での観測に期待される成果は砕氷船が不可欠です。GRENE 北極気候

海洋生態系の現状と変化、海氷の減少と変動研究事業では、外国の北極研究観測機の相互関係を明らかにします。さらに生関との共同観測という形で外国砕氷船を海氷が減ることは、生物には海氷減少によって北極海の海洋生態系

態系モデルを開発することにより、水産資

利用します。また、海氷の動きや海氷下の好ましい？ 好ましくない？

システムがどのように変化しているのか源の分布や個体数などの変動予測を可能

水温・塩分や流速を計測できる氷海用係留

海氷の減少は、水温や塩分・海の流れなを調査することで、海氷減少が気候変動やにします。

系観測システムも設置します。

ど海水の物理的性質を変え、海水中の栄養

水産資源に与える影響を解明し、予測する分などの化学的性質を変え、そこにすむプ

ことを目的としています。海氷減少の影

ランクトンや魚・動物などの生物にも影響

響が水産資源を含めた高次捕食者に至るが及びます。タラやサケ、カニなどの水産までには複雑なプロセスが関与しており、資源も例外ではありません。海氷減少がその全容は明らかにされていません。そもたらす水産資源への影響は、私たちの食こで、海氷の急激な減少に起因して起卓にも関わる問題として注目されて始め

きる、「海洋物理的・化学的変化」「低ています。そこで私たちは、 戦略研究目

次生態系の分布・サイズ・移動の標③ b「北極域における環境変動が水産資

変化」「水産資源に至る魚類・源等に及ぼす影響の評価」を達成するため、高次捕食者の生息環境・次の研究課題を実施します。

分布・サイズ・移動の変（6）北極海環境変動研究：海氷減少と海洋化」という 3 段階の生態系の変化

テーマを設定し、

6

調査研究を進めます。特にテーマ間の相魚類・高次捕食者の生息環境・分布・サイズ・移動などの変化の解明
底生生物・魚類・海獣・海鳥
海洋生態系モデル

2007 年b 北極航路利用のための海氷予測および航行支援システムの構築
ニューヨーク

船舶が北極海を航行できるのは、沿岸の海氷が融ける夏の間だけです。運行計画

大西洋2011 年を立てる春先には、今年の夏はいつからい
海氷減少に伴う低次生態系の分布・サイズ・移動の解明と影響評価

微生物群集

植物プランクトン

動物プランクトン

海氷減少に伴う物理・化学的変化の解明と影響評価
海洋物理・栄養塩・炭酸系

鉄・微量金属

つまで北極海を安全に航行できるかを知っておく必要があります。また海氷は絶

ロンドン
太平洋

えず動いているので、日々の予報も重要です。そこで、日〜月スケールの海氷予報シ
ステムを構築します。
c 北極海氷海洋システムの基本構造と急速に進行する海氷の減少

変動に関する観測モデリング融合研究
精度の高い海氷予報の実現には、北極海

日本へ

7

研究課題
（1）

研究課題
（3）

北極気候再現性検証および北極気候変動・変化のメカニズム解析に基づく
全球気候モデルの高度化・精緻化

北極温暖化のメカニズムと全球気候への影響：
大気プロセスの包括的研究

研究代表者

野沢 徹 国立環境研究所

研究代表者

浮田甚郎 新潟大学

北極気候の平均状態や長期変動・変化がどのく

大気は、海洋、雪氷、陸域生態系と共に北極して、全球気候モデルを高度化・精緻化し、北らい現実的に再現されているかを検証します。

気候システムを構成しています。近年の北極極気候の将来予測精度の信頼性向上を目指し

また全球気候モデルの誤差要因を分析し、 そ

温暖化はこのシステム全体に関わる変化ですます。

の解消に役立てます。

が、その中で大気は大きな役割を担っています。

水蒸気輸送
物質輸送

雲

熱輸送

多年氷の減少H

2 つ目は「北極気候変動・変化の原因特定・メ

本研究では北極気候システムに関わる 2 つの極気候再現性の検証」。全球気候モデルによるカニズム解明」。大気中の放射バランス、海氷

課題について、 大気の視点からの理解を目指

シミュレーション結果を、GRENE 北極気候

や植生・凍土、降積雪や氷床など、さまざまなます。解析には、気候フィードバック解析、気変動研究事業で構築する「北極域データアーカ

視点からの多角的な解析に基づき、 北極域に候変動要因切り分け実験を用いた多変量統計

1 つ目の課題は、 北極域の急激な温暖化メ

大気、海洋による
熱輸送

イブ」のさまざまな観測データと比較解析し、おける温暖化増幅メカニズムの解明を目指し解析など、さまざまな手法を取り入れます。

カニズムです。20 世紀前半そして近年と、こアイスランド低気圧◀北極気候システム

夏：開放水面秋：海氷生成域

エアロゾル

1 つ目のサブテーマは「気候モデルによる北します。

海洋成層構造の変化
河川水、太平洋水の流入

海氷の移流

本課題では、 以下の 3 つのサブテーマを通を形成する要素と北極温暖化にとって重寒気移流

要なプロセスH シベリア高気圧

L

バレンツ海

ストームトラック

3 つ目は「北極において重要となる要素モデの 100 年間で 2 度起きている北極の急激な温ルの開発・改良」。北極域の気候において重要

暖化は、 共にバレンツ海からシベリア沿岸にり、 また大気海洋間の熱交換が盛んな場所で及ぶことを「大気による遠隔応答」と呼びます。

な海氷や積雪、凍土、植生などの要素モデルをかけて顕著でした。この海域は、 中緯度からす。これらの点に注目して、 急激な北極温暖これは放射、エアロゾル、雲、循環などさまざ

新規開発あるいは改良します。氷床や水同位北極への熱・水蒸気の主要な流入経路に当た化における、北極域と環北極域の間での熱・水

まなプロセスが複雑に絡み合って生じていま体などまだ取り入れられていない要素を追加

蒸気・物質輸送の役割の解明を目指します。ます。寒波や冷夏など、 日本の異常気象に対しすることにより、全球気候モデルを高度化・精た、 ブラックカーボンとも呼ばれる光吸収性ての北極の役割および遠隔応答のメカニズム

緻化します。

エアロゾルの雪氷沈着によるアルベド低下のを明らかにすることを目指します。

観測研究者と協力して新たなデータセット

効果や、 エアロゾルの雲への影響とフィードほかの研究グループと連携して研究を進めを構築するなど、 観測研究とモデル研究とのバックなど、 これまで十分に評価されてこな

ることにより、戦略研究目標①「北極域におけ積雪や海氷を通じて極域協同も促進させます。それらを通して、 戦略

かったエアロゾルと雲による北極域での気候

る温暖化増幅メカニズムの解明」と②「全球のの気温変化を 2 割程度増

研究目標①「北極域における温暖化増幅メカニ

変動メカニズムの定量的な評価を行います。

気候変動及び将来予測における北極域の役割幅させる。

ズムの解明」と②「全球の気候変動及び将来予

2 つ目の課題は、北極変動・変化による全球の解明」および③ a「北極域における環境変動

測における北極域の役割の解明」の達成に貢献

気候への影響です。日本から見た北極のようが日本周辺の気象に及ぼす影響の評価」の達成します。

に離れた地域から大気の変動を通じて影響がに貢献します。

▶気候フィードバックの
解 析 例。 植 生 の 変 化 が、

（データ提供：東京大学 大石龍太）

研究課題
（2）

研究課題
（4）

環北極陸域システムの変動と気候への影響

地球温暖化における北極圏の積雪・氷河・氷床の役割

研究代表者

杉本敦子 北海道大学

北極陸域システムは、積雪、永久凍土、土壌・植生、水などの要素から成ります。そして、永研究代表者

そのためには、 急変する環境下における環
北極陸域システムの現状把握が必要です。凍

水蒸気輸送

榎本浩之 国立極地研究所

降雪

アルベド

北極圏の積雪・氷河・氷床は、温暖化の影響▶グリーンランド氷床のを受けて急速な変貌を遂げています。その変質量変化と全球気候変動
への影響

ダスト輸送

海流

気温上昇

氷縁後退

積雪再配分

微生物

久凍土の融解、 積雪域や植生の変化などに伴土や植生、生態系の生産と炭素貯蔵量、積雪分動の実態とプロセスを捉え、 気圏―水圏―陸うアルベドの変化、 温室効果気体の放出量の布とアルベド、 メタン放出などについて現場

圏から成る北極気候システムにおける陸域雪

変化は、 北極域だけでなく全球の気候へも大観測を行います。環北極に広がるさまざまな氷の役割を明らかにします。

きな影響を及ぼすと考えられています。気候

凍土や植生の状態を把握するため、 参加研究2 つの課題に焦点を当てて研究を行います。

システムにおける北極陸域システムの役割・機者がこれまで個別に観測を行っていた地点で1 つは「環北極域における陸域雪氷の変動と北能を解明し、 北極域および全球規模の気候変の長期継続観測体制の整備に加えて、 移動型網などを組み合わせて、 環北極域全体におけ極圏気候変動への影響」。世界の氷河・氷帽の動への影響を評価することを目指しています。

観測システムや多点観測が可能な簡易型観測る多点広域観測を実施します。また、 広域の約半分が北極域に存在し、 それらは温暖化に状態を面的に把握できる人工衛星データを活

敏感に反応します。現場観測と人工衛星デー

用するとともに、樹木年輪・炭素同位体比など

タから、積雪の時空間分布や雪質、氷河の変動を利用して、 過去 100 年程度の環境の変遷をの実態を把握します。さらに、 気温や降雪量

フィードバックを評価し、 陸域雪氷の変動プランドに観測網を展開し、 氷床の質量変化の明らかにする試みも同時に行います。これらの変動に対する積雪の応答、アイス・アルベド

ロセスを明らかにします。また、 積雪試料の現状や原因を把握します。その理解に基づいの観測データに基づき、 観測とモデルの融合

化学分析から、気温、降水量、物質輸送の空間たモデルによる将来予測を行い、 氷床の縮小的研究を促進し、凍土融解、植生変化、温室効分布を求めます。それらの情報は、 気候変動

が気候変動に与える影響を解明します。また、

果気体の動態を再現できる陸域変動モデルをの高精度な予測に貢献します。

氷床の縮小は海水準を上昇させ、 海洋大循環

開発します。

▶凍土ボーリングの様子（写真提供：北海道大学 杉本敦子）

8

太陽活動
オゾンホール
成層圏・対流圏結合

エアロゾルのアルベド効果
エアロゾル－雲フィードバック
アイス・アルベドフィードバック

湖

海氷の後退

ELA上昇

表面融解

カービング
棚氷融解

融解水の流入
氷流加速

海洋の循環
海底地形

接地線後退

2 つ目の課題は「グリーンランド氷床の質量

涵養量の変化
底面水圧

氷河地震にも影響を与えることから、 海水準の変動モ
デルによる影響予測を行います。

そうした研究を行うことにより、 戦略研究

変化と全球気候変動への影響」。グリーンラン

目標①「北極域における温暖化増幅メカニズムの解明」と②「全球の気候変動及び将来予測にドの氷床は、全球の氷体積の約 10％、海水準
2012年2月20日月曜日にして 7m に相当します。それが急速に減少域における温暖化増幅メカニズムの解明」と②おける北極域の役割の解明」の達成に貢献しま

し、 減少速度は加速しています。減少の半分「全球の気候変動及び将来予測における北極域す。

は融解、半分は流動によるとされていますが、の役割の解明」の達成に貢献します。

これらの研究により、戦略研究目標①「北極その定量化が課題となっています。グリーン

9

研究課題
（5）

研究課題
（7）

北極海航路の利用可能性評価につながる海氷分布の将来予測

北極域における温室効果気体の循環とその気候応答の解明
研究代表者

サブ課題

青木周司 東北大学

北半球高緯度域における大気中の二酸化炭

北極海における海洋変動と急激な海氷減少メカニズムの解明による海洋観測も実施します。

素やメタン、 一酸化二窒素などの温室効果気

それらの観測データを、 日本で開発された

体濃度やそれらの同位体および関連する酸素

ほぼすべての高解像度大気化学輸送モデルで濃度などの分布や変動を、地上基地、航空機を解析し、 北極域における温室効果気体の放出

用いた総合的な観測から詳細に明らかにしま

源・吸収源の分布とその変動を定量化します。

す。温室効果気体および関連物質の変動には

さらに、高解像度大気化学輸送モデルを、陸上

北極海も重要な役割を果たしていると考えら生態系モデルや海洋物質循環モデルと結合し、れていますが、 その実態はほとんど知られていません。このため、海洋地球研究船「みらい」

近年、北極海の海氷減少は加速しています。

北極海域において、 過去に行われたことのな

これは、 海氷減少を促進させる正のフィード

いシステマティックな海洋観測線を設定し、バック・メカニズムが北極気候システムの中に複数の砕氷船を利用して水温、 塩分の測定や内在していることを示しています。そのメカ

採水観測を行います。得られた実測データにニズムの解明を目指します。

加えて衛星データも活用し、 大気―海氷―海

そのために、 海氷減少が著しい太平洋側の大気循環場の変化観測された濃度・同位体の年々変動の再現実験①氷が融ける③北極海から氷が出るを行うことによって、 北極域における温室効

果気体循環プロセスを明らかにし、 気候変動

氷が減少

によって温室効果気体循環がどのように応答②氷ができない

また、 グリーンランドなどで採取された氷床コアやフィルン（通気層）空気を分析するこ

大西洋側
北極海

海の海氷減少をもた海の温暖化の実態と変動を捉え、 海氷変動との関連を把

氷が動く▶元に戻らない北極

握します。

太平洋側
北極海

また、氷上観測や係留系観測によって、海氷変動に伴う海洋循環場、海洋貯熱量、貯淡水量

海流が強くなるの変動とそのメカニズムを明らかにします。

らすフィードバック

これらの研究を通して、 急激な海氷減少をとにより、 過去から現在までの温室効果気体

もたらす正のフィードバック・メカニズムを解の濃度と同位体の変動も明らかにします。得
▶温室効果気体観測を実施られたデータを解析することにより、 温室効

しているスバールバル諸島

果気体の発生源・消滅源の時間変化や発生源のニーオルスン観測基地

種類別強度の気候変化に対する応答の実態を明らかにし、 北極域での温室効果気体の変動への各プロセスの寄与を解明します。
そうした研究を行うことにより、 戦略研究

（写真提供：国立極地研究所）

明し、戦略研究目標④「北極海航路の利用可能性評価につながる海氷分布の将来予測」の実現（写真提供：東京海洋大学 吉澤枝里）

サブ課題

北極航路利用のための海氷予測および航行支援システムの構築

目標②「全球の気候変動及び将来予測における北極航路利用のために必要な予報システムに基づく統計モデルによって行います。また、

北極域の役割の解明」の達成に貢献します。

や判断基準を作成するために、4 つのテーマ

下記のサブ課題による数値計算結果から、 よについて研究を進めます。

り長期の海氷変動傾向を判断します。

1

研究課題
（6）

北極海環境変動研究：海氷減少と海洋生態系の変化
研究代表者の短期予測、 航路の利用可否および利用可能に厚さをモニタリングする手法を確立します。

期間を決定するための数ヵ月スケールの中期

さらに、得られた氷況をもとに、適切な航路を予測の手法を確立します。短期予測には、 オ選択できる氷海ナビゲーションの手法の開発

ホーツク海において運用実績のある高解像度を行います。
氷海航海時の船舶への影響の把握：氷片が船体に接触した際の衝撃力や安全性を評価

山口 一 東京大学

します。また、 事故につながる船体への着氷を予測・軽減する技術を開発します。
4

ざまな環境変化を引き起こします。例えば、必要な栄養分は下層に多くあるため、 表層の夏に海氷がなくなった海域では直接太陽の熱

栄養分が減少し、 生物にとって好ましくないを受けることで表面の海水温が上昇します。

環境を生むこともあります。別の視点で見れ

それは、海洋の生物にとって好ましいことで、ば、 北極海にすんでいた生物にとって海氷のプランクトンが多く繁殖し、 魚などが増える

減少は好ましくないことですが、 太平洋など

影響を理解するためには、生物のみならず、物かもしれません。しかし、 海氷の融解が進む

南にすんでいた生物にとってはこれからの北理的・化学的な環境の変化を理解する必要があと溶け水（淡水）の割合が増えて表面の塩分が極海は生活しやすい環境になるかもしれませるのです。

低くなり、 表層と下の層の密度の差が大きくん。このように海氷の減少が生態系に及ぼす（写真提供：海洋研究開発機構）

そこで私たちは、 海氷減少に伴うさまざまな変化が現れ始めている北極海の太平洋側、
チャクチ海に注目して調査を行います。海洋
地球研究船「みらい」、 北海道大学水産学部付
属練習船「おしょろ丸」、 国際連携による砕氷船などで船舶観測を行うとともに、 係留系を象と研究実施計画（夏）研究サブ課題代表者

航路周辺の氷況モニタリング：人工衛星

リモートセンシングによって、海氷の状態、特3に貢献します。

経済性評価：技術と経済性を考慮した運航シナリオを提案します。

なって海水が混ざりにくくなります。生物にる生態系変動に関わる現

2の航行支援のための数日から 10 日スケール

期予測は、 人工衛星データの解析とその結果

近年急激に進む北極海の海氷減少は、 さま▶太平洋側北極海におけ海氷分布の予測：北極海に入った船舶の海氷―海洋結合数値モデルを用います。中菊地 隆 海洋研究開発機構

島田浩二 東京海洋大学

水システムにおける、運動量・熱・塩分の輸送

非一様な海氷現象

するか検討します。

研究代表者

設置して通年データを取得します。また、 高次捕食者の捕食行動を明らかにするためのバ
イオロギングや、 人工衛星による通年の広域モニタリングによる調査も行います。さらに、海洋生態系モデルをつくって現在そして将来の状況を調べます。

路利用の可否を判断し、 効率的に利用するた価。10 万 個 オ ー ダ ー の 氷めの「航行支援システム」を作成します。それ

片を配置して船体との相互によって戦略研究目標④「北極海航路の利用可

干渉と氷荷重を解析。

能性評価につながる海氷分布の将来予測」の実（データ提供：工学院大学 金野研究室）

サブ課題

北極海氷海洋システムの基本構造と変動に関する観測モデリング融合研究
北極海の海洋構造の形成・変動メカニズムを現に貢献します。

研究サブ課題代表者

羽角博康 東京大学の役割を解明します。

明らかにし、 それを適切に表現できる数値モ

北極海の海洋構造はとても複雑で、それをよ

デルを構築することを通して、 全球的な気候く再現する数値モデルを開発するには、観測と変動の中で北極海における海氷海洋システムの密接なリンクが必要です。人工衛星リモー
トセンシングや重要な海域における係留系によって、海氷の厚さや漂流の様子、高密度水の形成・沈降の過程を捉えます。そして、北極海内の各領域から全域までの高解像度モデリン
グを段階的に行い、海洋構造の形成メカニズムを明らかにしながら、その再現性が高い海洋モデルを開発します。その成果は、北極海航路の利用で求められている海氷分布の中〜長期予測システムの構築に役立てられます。

それらにより、 戦略研究目標③ b「北極域にそうした研究を通して、 戦略研究目標④「北おける環境変動が水産資源等に及ぼす影響の極海航路の利用可能性評価につながる海氷分評価」の達成に貢献します。

これらの成果を集約することで、 北極海航◀氷片衝突時の衝撃力の評

布の将来予測」の実現に貢献します。

▲高解像度領域モデルでシミュレートされた北極海ベーリング海峡付近（右上地図の赤枠で囲まれた
領域）
の表層流速
（白線は等深度線）（データ提供：海洋研究開発機構 渡邉英嗣）

10

11

研究基盤

雲レーダー

GRENE 北極気候変動研究事業の実施に当たり、以下の研究基盤を利用・整備します。

気候に大きな影響を与える雲の役割を正確に把握するには、雲中の水や氷の割合、雲粒の大きさや密度など雲の 3 次元的内部構造や、雲中の風の流れや雲粒の動きなど雲中の鉛直運動構造を明らかにする必要があります。移設可能な「ドップラー

海洋地球研究船「みらい」
海洋研究開発機構が保有・運用する「みらい」は、世界最大級の海洋地球研究船です。耐氷性能を有し、海氷が後退した夏の北極海において、海洋観測を行うことができます。2012 年度に「みらい」
による北極航海を実施する予定です。

「グリーン・ネットワーク・オブ・
エクセレンス」（GRENE）事業とは

計測機能付 95GHz ミリ波雲レーダー」を開発し、2010 年 6 月に閣議決定された新成長戦

2013 年度までにスバールバル諸島スピッツベル

略では「グリーン・イノベーションによるゲン島のニーオルスンに設置する予定です。

環境 ・ エネルギー大国戦略」を掲げています。また、総合科学技術会議が 2010 年

北極域データアーカイブ
観測データなどの相互利活用を促進するため、北極域データアーカイブを整備します。2011 年度
中に立ち上げてデータ公開を開始し、その後順次、
データセットの整備を進めていく予定です。

12 月に取りまとめた「科学技術に関する基本政策について」に対する答申でも、エネルギーと気候変動問題に対応する「グリーン・イノベーション」を大きな柱の一つとして位置づけています。
それらを受けて、文部科学省が 2011 年

ニーオルスン観測基地
北極海のスバールバル諸島ニーオルスンにある国立極地研究所の付属施設、ニーオルスン観測基地
を観測拠点として活用します。

度から開始したのが「グリーン・ネットワー
ク・オブ・エクセレンス」（GRENE）事業です。大学や研究機関が戦略的に連携し、世界最高水準の研究と人材育成を総合的に推進することを目指します。北極気候変動分野のほかに、環境情報分野、植物科学分（写真提供：海洋研究開発機構）

野、先進環境材料分野の研究が進められて
います。

砕氷船
2012 〜 2015 年度に、外国の北極研究観測機関との共同観測の形態で外国砕氷船を利用できるよ
うにする予定です。また、砕氷船に搭載する氷海用係留系観測システムを 3 系程度整備するとともに、設置の際のサポートも併せて行う予定です。
（写真提供：国立極地研究所）

体制図

北極研究戦略小委員会

文部科学省

代表機関

国立極地研究所
北極観測センター（GRENE 北極気候変動研究事業事務局）

北極気候変動研究事業
運営会議

参画機関

海洋研究開発機構

研究基盤

雲レーダー
北極域データアーカイブ

研究基盤

海洋地球研究船「みらい」の提供

北極環境研究コンソーシアム事務局

研究課題

研究代表者
研究分担者
大学・研究所・企業等
国内 35 機関が参加
研究協力者

北極環境研究コンソーシアム
外国共同研究者・研究機関

外国砕氷船

研究者

国際機関・計画

北極気候変動研究事業運営会議 委員
極地研究、気候変動研究の専門家から成る。GRENE 北極気候変動研究事業の活動全般、各研究課題の進捗状況や成果を評価するとともに助言を行う。
五十嵐 保
池田元美
泉山 耕
井上 元
神沢 博
神田啓史
鬼頭昭雄
高橋修平
中村 尚
深澤理郎
福地光男
藤吉康志
安成哲三
山内 恭
和田智明

（独）宇宙航空研究開発機構 宇宙利用ミッション本部 地球観測研究センター 研究領域リーダー
北海道大学 名誉教授
北日本港湾コンサルタント（株）企画部 総合研究室 上席研究員
東京大学 大気海洋研究所 客員教授
名古屋大学大学院 環境学研究科 教授
国立極地研究所 特任教授
気象庁 気象研究所 気候研究部長
北見工業大学 社会環境工学科 教授
東京大学 先端科学技術研究センター 教授（独）海洋研究開発機構 地球環境変動領域 領域長
国立極地研究所 生物圏研究グループ 教授
北海道大学 低温科学研究所 教授
名古屋大学 地球水循環研究センター 教授
国立極地研究所 教授・副所長
東京理科大学 特命教授
（2011 年 10 月 14 日現在）

大学共同利用機関法人
情報・システム研究機構

国立極地研究所
北極観測センター
GRENE 北極気候変動研究事業
企画チーム〒 190-8518 東京都立川市緑町 10-3
TEL:042-512-0922
http://www.nipr.ac.jp/grene/
2012 年 3 月 1 日発行（写真提供：国立極地研究所 榎本浩之
NSIDC/NASA）