共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 海洋モデル用海氷放射スキームの高度化〜透過率の精度向上にむけて〜
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

 安達聖 防災科学技術研究所雪氷防災研究センター 特別研究員

3

 豊田威信 北大低温研

研究目的 　多くの海洋モデルでは，近年の急激な海氷面積の減少に対して不確実性が高く，特に薄氷化が進む季節海氷域においてその克服が重要な課題となっている．その要因の1つに，海洋モデルに入力する海氷透過率の精度が不十分であることが指摘されている．海氷透過率は海氷融解に使われる短波放射加熱率の見積もりに必要な物理量であるが，現在の海氷透過率を計算するモデルは，簡便な手法が採用されており，理論に基づくモデル開発が急務である．本研究では放射伝達理論に基づく海氷透過率の物理モデルを開発することを試みる．
　　
研究内容・成果 本研究で開発を進める物理モデルは，海氷上積雪や海氷を構成する氷，気泡，ブラインの単一散乱，多重散乱を考慮したモデルであり，放射伝達方程式に基づき波長別（狭帯域）・広帯域アルベド，透過率等を計算するものである．しかし，海氷の物理・光学特性の知見が少なく，海氷の透過率を再現できるまでには至っていなかった． そこで，本研究では海氷の物理・光学的特性を精度よく測定することを目的として，北海道教育大学釧路校屋上に設置した屋外用実験タンクを用いて，海氷の分光測定と海氷観測を実施した．特に変化の大きい薄氷の光学特性に注目し，氷厚1cmと10cmの海氷を対象にした．測定項目は波長別アルベド，広帯域透過率，放射に影響をおよぼす海氷の塩分，氷温度，ブライン，気泡サイズ，クロロフィルa濃度，海氷のバルク消散係数である．今冬2回の観測を行い貴重なデータを取得することができた．ただし，μCTによるブライン，気泡サイズの測定，分光器による海氷のバルク消散係数の測定はこれからである．
　その他，分光観測の結果から，海氷表面のラフネスが波長別アルベド，透過率に影響を及ぼす可能性があることがわかった．特に海氷表面に凹凸があるほど，双方向反射率がやや等方的になる傾向がみられた．一般に，放射計算において，海氷表面はラフネスのない平行平板モデルを仮定することが多く，この結果は，海氷表面ラフネスの効果を陽に考慮した放射伝達モデルの必要性を示唆する結果である．
　今後，引き続き放射伝達モデルの開発・高度化にむけて，海氷の物理・光学的特性の取扱いの精緻化を進めるとともに，海氷透過率の物理モデルの開発に取り組む予定である．
　なお，当初，北海道サロマ湖での海氷観測を予定していたが，諸事情により北海道教育大学釧路校屋上に設置した屋外用実験タンクでの観測に変更した．一部，解析の遅れがあるものの，本研究の遂行において何ら支障がなかったことを申し添えます．
　　
成果となる論文・学会発表等