共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 海氷アルベドの変動要因の解明と海氷アルベド物理モデルの開発
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 気象庁気象研究所
研究代表者／職名 主任研究官
研究代表者／氏名 谷川朋範

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 大河原望 気象庁気象研究所 室長

2

 平譯亨 北大水産 准教授

3

 豊田威信 北大低温研 助教

研究目的 雪氷圏は温暖化に対してもっとも脆弱な地域であり，近年の北極海の海氷面積の減少はその代表的な例である．一方，多くの気候モデルでは， 近年の急激な海氷面積の減少に対して不確実性が大きく， その克服が重要な課題となっている．その要因の1つに気候モデルに入力する海氷面のアルベドの再現性が不十分であることが指摘されている．本研究では，典型的な季節海氷域である北海道サロマ湖をテストサイトとして，海氷放射観測，海氷物理観測，海氷上積雪断面観測から海氷面アルベドの実態把握を行い，観測に基づく海氷アルベド物理モデルの開発および高度化をめざす．
　　
研究内容・成果 現在開発中の放射伝達モデルは，海氷上積雪や海氷を構成する氷，気泡，ブラインを考慮したモデルであり，大気-積雪-海氷系の光の伝搬を放射伝達方程式に基づき計算する．しかし，海氷の物理・光学特性の知見が極めて少ないため，海氷のアルベドを精度よく再現できるまでには至っていなかった．特に，アイスアルジーの光学特性の知見が少ないため，可視域の再現性が不十分だった．そこで海氷の光学特性の取り扱いの精緻化を目的として，北海道サロマ湖海氷上で海氷の分光測定と海氷上積雪断面観測，海氷観測を実施した．様々な海氷の光学特性や物理特性を調べるために，海氷厚，積雪深の異なるサンプルを取得した．測定項目は放射伝達モデルの入力値になる積雪深，積雪密度，積雪粒径，積雪不純物濃度，海氷構造，塩分，気泡サイズ分布，クロロフィルa濃度である．クロロフィルa濃度は海氷底部に付着しているアイスアルジーの光学特性を決める重要なパラメータである．現場で取得したデータをもとに，上記の光学特性を入力データとした場合の，海氷放射伝達モデルの精度検証を行った．現場で測定した海氷の波長別アルベドをもとに放射伝達モデルと比較したところ，波長別アルベドの値は全体を通じて観測結果とよく一致する結果が得られた．特にこれまで再現性が不十分でだった可視域について，アイスアルジーの光学特性をクロロフィルaの吸収だけでなく，有色溶存有機物の吸収を取り込むことで再現性が向上した．現在，この結果を学術論文としてまとめているところである．この他，本研究を通じて，海氷の狭帯域（分光）アルベドの他，広帯域アルベド，海氷透過率の測定を実施し，海氷アルベド物理モデルの開発・検証に必要なデータの取得を行った．また，分光アルベドの他，反射率，偏光度の測定を実施し，狭帯域，広帯域アルベドの解釈に必要なデータの取得を行った．
今後，引き続き，海氷放射伝達モデルの高精度化に取り組むとともに，各種気象モデル・気候モデルに実装可能な海氷アルベド物理モデルの開発に取り組む予定である．
　　
成果となる論文・学会発表等 T. Tanikawa et al.， Spectral degree of linear polarization and neutral points of polarization in snow and ice surface， Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer (submitted).