第５回北大シミュレーションサロン・ワークショップ

環オホーツク圏領域気候モデル
中 村 知 裕† ，三 寺 史 夫††

北海道大学低温科学研究所環オホーツク観測研究センター〒060-0819 札幌市北区北 19 条西 8 丁目

E-mail: nakamura@lowtem.hokudai.ac.jp, humiom@lowtem.hokudai.ac.jp
1. は じ め に示すように、大気−海洋−海氷−陸面モデルを結合し環オホーツク圏（オホーツク海とその周辺の地域）たモデルである。環オホーツク圏の気候形成したがっ特有の季節変動や気候変動は日本にも重要な影響を与てその変動には、大気、海洋、海氷、陸面の相互作用えている。例えば、オホーツク海は夏でも冷たい海面も重要になる。例えば、夏季にはオホーツク海の低い水温を保ち、オホーツク高気圧の形成を促進すること海面水温のため霧が発生し、霧は日射を遮り海面水温で、日本特に北日本の夏の気候に大きな影響を持つ。

を低く保つといったフィードバックが働き、オホーツ

冬には、シベリア東部は北半球で最も低温となり、そク高気圧を形成しやすくする。こうした相互作用も含れに関連してシベリア高気圧が発達する。シベリア高めて、環オホーツク圏の気候とその変動を理解するこ

気圧の形成は日本からオホーツク海に掛けて広い範囲とを目指し結合モデルを用いている。に渡る寒気の吹き出しなどを通じ、日本を含め極東アジアの冬の気候を大きく決定している。
加えて、寒気の吹き出しに関連して、オホーツク海では大規模な海氷生成が起こる。オホーツク海における海氷の生成は北海道沿岸の気候や産業だけでなく、北太平洋ほぼ全域の海洋中層に影響を与えている。海氷が生成される際には、海水が結氷点まで冷却される上に、海水が凍る際に不純物として塩が排出されるため、海水の密度が高くなる。この高密度水は、オホー
ツク海そして北太平洋の中層に広がり、それに伴って酸 素・フ ロ ン・温 室 効 果 気 体（ CO 2 な ど ）と い っ た 様 々な気体が海洋中層に取り込まれ、北太平洋中層を「換気」する。
環オホーツク圏ではまた、シベリアを中心に顕著な温 暖 化 が 進 行 し て い る 1) 。 と り わ け 冬 に 著 し く 、 平 均

図１：環オホーツク圏領域気候モデル構成の模式図。

し て 10 年 間 に 2℃ の ペ ー ス で 昇 温 し て い る 地 域 も あ る 。
昇温に伴うようにシベリア高気圧も弱化する傾向にあ

結合モデルの大気・陸面コンポーネントには国際太り、オホーツク海の海氷面積も減少傾向にある。これ

平 洋 研 究 セ ン タ ー の 領 域 気 候 モ デ ル 2) を 、 海 洋 ・ 海 氷らは上述の北太平洋中層の換気も弱まっていく可能性

コンポーネントには東京大学気候システム研究センタを示唆している。

ー で 開 発 さ れ た Iced COCO3.4 3) を 使 わ せ て 頂 い た 。 前

このように、環オホーツク圏では興味深くかつ重要者は、東太平洋赤道から亜熱帯に掛けて雲の再現で優な季節変動や温暖化のような気候変動が生じている。

れ た 結 果 を 出 し て い る モ デ ル で 、 陸 面 モ デ ル BATS 4)

また省略したが数年から数十年規模の変動も大きい。と結合されている。後者は、熱塩循環を含めた海洋大

これらをより良く理解することは日本および北太平洋循環を再現するためのモデルで、いわゆる２カテゴリの変動を理解し予測する上でも重要である。

ーの海氷モデルを含む。

そこで環オホーツク観測研究センターでは、環オホ以上の結合モデルに、さらに潮汐混合モデルや河川ーツク圏の気候およびその変動のより良い理解を目指流路網モデル等を順次組み込んで行く計画である。千し、観測的・理論的研究と相補するものとして、本講

島列島やオホーツク沿岸では強い潮汐混合が起こって演で紹介する環オホーツク圏領域気候モデル構築を行おり、これがオホーツク海の水塊構造や循環に大きなっている。

影響を与え、ひいては北太平洋中層の水塊・循環にも

2. オ ホ ー ツ ク 圏 領 域 気 候 モ デ ル

影 響 す る 可 能 性 が 示 唆 さ れ て い る 5) 。 河 川 流 路 網 モ デ

環オホーツク圏領域気候モデルは、図１に模式的にルは、アムール川などからの流出が水循環の変動に伴い変動する効果を考慮するためである。

今回のモデル領域は、大気は北太平洋およびシベリ
ア 東 部 (90E-100W, 15-70N)、 海 洋 は 北 太 平 洋 亜 寒 帯 ・亜 熱 帯 循 環 を 含 む (110E-105W, 20-65N)。水 平 分 解 能 は−海面水温フィードバックが働いていることを示唆している。
オホーツク海の高気圧の鉛直構造を見るため、雲量共 に 0.5°×0.5°と し た 。とジオ・ポテンシャル高度アノマリの南北断面を図２

3. 予 備 的 結 果(c)に 示 す 。 50N〜 57N の 海 面 付 近 に あ る 雲 量 の 濃 い 領

テストとして、海洋・海氷コンポーネントを気候学域が先程のオホーツク海中央部の下層雲に対応してい的日平均値を用いて２０年間スピンアップした後、大る 。こ の 下 層 雲 の 高 さ は 950hPa 程 度 ま で に 限 ら れ 、そ気・陸面コンポーネントと結合して１年間計算した結れに対応するかのように地表付近で高気圧偏差が大き果を紹介する。講演では、大規模な場、夏季および冬

く な っ て い る 。し か し 、高 気 圧 自 体 は 比 較 的 背 が 高 く 、季のイベントについて紹介する予定だが、ここでは紙対流圏上部へ伸びている。こうした構造は、オホーツ面の都合上、夏季のイベントのみ紹介する。

ク高気圧に見られる典型的構造の内の一つである。

夏季のイベントとして、結合モデルで見られたオホ

4. お わ り にーツク海の下層雲（または霧）とオホーツク高気圧に以上は環オホーツク圏の物理過程についての話だつ い て 紹 介 す る 。図 ２ (a)は 、モ デ ル の ８ 月 ８ 日 に お けが、環オホーツク圏は生物・地球化学的にも興味深くる 1000hPa に お け る 雲 量 と 海 面 気 圧 の 日 平 均 分 布 で あ重要な海域である。環オホーツク圏は海洋植物プランる。前者はモデル大気の最下層の雲量にほぼ等しく、クトンによる基礎生産が世界的に見ても大きい。高いモデルの分解能では接地しているため下層雲と霧の区基礎生産は、気候の観点からすると温暖化物質である別がつかなくなっている。

二酸化炭素を海洋へ取り込む等重要な役割を果たす上、水産の観点からしても漁獲を支えるのに欠かせない。
最近の研究により、この高い基礎生産は豊富な栄養塩だけでなく、海水中に微量に存在する鉄により支えられていることが明らかになった。実際、環オホーツク圏、特にオホーツク海の中層は他海域に比べ鉄濃度が非 常 に 高 い 6) 。
しかしながら、海洋中の鉄の分布や循環は未だ大部分が不明である。主な供給源についても議論は収まっていない。従来は大気中を風により運ばれる砂塵（風送塵）によると考えられていたが、最近になり、アムール川起源の鉄が冬季の海氷生成に伴って形成された高密度水によって運ばれるという供給路も注目され始め た 。い ず れ に せ よ 、ど ち ら の 起 源 か ら の 鉄 供 給 量 も 、温暖化によって大きく変化する可能性がある。
そこで次の目的として図１にもあるように、構築した気候モデルに海洋生態系モデル、鉄化学モデル、風送塵モデルを順次組み込み、環オホーツク圏の栄養物質循環の３次元像とその変動の解明を目指している。

図 ２：モ デ ル の ８ 月 ８ 日 に お い て 日 平 均 し た 、(a) 1000hPaに お け る 雲 量 （ カ ラ ー ） と 海 面 気 圧 (hPa ： コ ン タ ー ) 、 (b)1000hPa に お け る 気 温 (K)、 (c) 150E に お け る 雲 量 （ カ ラ ー ）と ジ オ ・ ポ テ ン シ ャ ル 高 度 ア ノ マ リ (m： コ ン タ ー )の 鉛 直 断
面 。 (c)の 太 実 線 は 正 、 細 点 線 は 負 を 表 す 。

オホーツク海に注目すると、中央部で下層雲または霧が濃く、その付近で地上高気圧が形成されている。
海 面 気 温 を 見 る と （ 図 ２ (b)）、 オ ホ ー ツ ク 海 中 央 部 の下 層 雲 の 多 い と こ ろ で 気 温 も 下 が っ て い る 。す な わ ち 、
下層雲・霧の発生により気温が低く抑えられ高気圧の形成を促進している。これはまた、はじめに触れた霧謝

辞本 要 旨 は 7) に 基 づ い て い る 。

文献[1] M.C. Serreze, J.E. Walsh, and F.S. Chapin: Clim.
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[6] J. Nishioka: Proc Amur-Okhotsk international
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[7] 中 村 知 裕 ,三 寺 史 夫 : 低 温 科 学 （ 印 刷 中 ） .