共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 大気-積雪の相互作用をモデル化するための観測的研究（2）
新規・継続の別 継続（平成27年度から）
研究代表者／所属 岡山大学
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 青木輝夫

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 谷川朋範 気象研究所 研究官

2

 庭野匡思 気象研究所 研究官

3

 橋本明弘 気象研究所 主任研究官

4

 八久保晶弘 北見工業大学 教授

5

 的場澄人 北大低温研 助教

研究目的 近年、北極域では急激な雪氷の融解が進行しているが、多くのモデルで氷-アルベドフィードバックに関係する積雪粒径、不純物、積雪変質過程などの効果が十分考慮されていない。本研究では低温科学研究所露場において、積雪断面観測、熱収支観測、積雪不純物観測を実施し、過去の本共同研究で開発してきた積雪アルベド物理モデル（PBSAM）や積雪変質モデル（SMAP）を高度化し、更にこれらモデルを気象庁非静力学領域モデル（NHM）とカップリングし、大気-積雪の相互作用をモデル化・検証するための観測的研究を行う。その結果、雪氷圏における大気・積雪の長期・短期予測精度向上に資することを目的とする。
　　
研究内容・成果 低温科学研究所の露場において放射収支、気象、エアロゾルの通年連続観測を行うと共に、冬期間に週2回の積雪断面観測を実施した。今冬季は過去4冬期続いた冬期最大積雪深の減少傾向は打ち止めとなり、最大積雪深は80cm程度となった。初冬こそ季節外れの大雪を観測したが、1-2月の降雪量が平年より少なく、結果的に、最近の10年間では平均的な冬期最大積雪深が記録された。観測された主な雪質は、例年同様に、しまり雪、ざらめ雪、及び氷板であった。一方、熱光学法カーボン分析装置による積雪中の鉱物性ダスト、元素状炭素(EC)、有機炭素(OC)濃度は、いずれの成分も、涵養期に低濃度、融雪期に高濃度で、表層(0-2cm)の不純物濃度は10cm層に比べ短期変動が大きかった。

2007-2016年に観測された全天分光日射計データを用いて、積雪粒径とブラックカーボン（BC）濃度の同時推定を行った結果、全体的な傾向として、積雪粒径、不純物濃度共に涵養期で小さく、融雪期に増加する傾向が確認された。BC濃度は降雪直後に0.1ppmw以下に減少し、その後徐々に増加する様子が確認された。

2007-2015年に観測された積雪及び放射観測データをPBSAMによって解析し、積雪不純物がアルベドに与える効果を調べた。その結果、この8冬期間平均の積雪不純物によるアルベド変化は、BCによって-0.043、ダストによって-0.009、BC+ダストによって-0.053で、年々変動はあるものの毎年積雪不純物がアルベドに無視できない効果を与えていることが確認された。

冬期間の札幌におけるNHMの日々の検証を進めると同時に、NHMによる極域気象予測情報提供のための観測支援システムを確立した（Hashimoto et al.， 2017）。NHMとSMAPの結合システムNHM-SMAPの初期バージョンも完成し、グリーンランド氷床と国内での長期気候計算に着手した。本格的なNHM-SMAPモデル検証は来年度以降に予定しているが、フィジビリティ的に行った新潟県での検証結果（庭野ほか，2017）はモデルの有効性を示唆するものであり、今後の研究の進展が期待された。

本共同研究で維持・管理してきた低温研の気象・雪氷観測サイトが、World Climate Research Programme (WCRP)の積雪モデル相互比較プロジェクトESM-SnowMIP (http://www.climate-cryosphere.org/activities/targeted/esm-snowmip/about)の検証サイトに日本国内から唯一選出され、本共同研究によって取得された観測データを提出した。10年以上に渡って高品質な気象・雪氷観測データを取得して来ただけでなく、それらを用いた研究成果を継続的に国際発表してきた成果が評価された結果といえる。
　　
成果となる論文・学会発表等 Aoki， T.， M. Niwano， T. Tanikawa， and M. Hori， 2016: Workshop on in-situ snow albedo measurements: toward a snow albedo intercomparison experiment， August 24 - 25， 2016， Finnish Meteorological Institute， Helsinki， Finland.

的場澄人， 青木輝夫， 庭野匡思， 朽木勝幸， 兒玉裕二， 山口悟， (2016): 北海道の雪氷， 35， 135-137.

Hashimoto， A.， M. Niwano， T. Aoki， S. Tsutaki， S. Sugiyama， T. Yamasaki， Y. Iizuka and S. Matoba， (2017): 低温科学， (印刷中).

庭野匡思， 青木輝夫， 橋本明弘， 山口悟， 本吉弘岐， 谷川朋範， 保坂征宏， (2016): 雪氷， 79， (印刷中).