国立極地研究所（所長：白石 和行）の中野渡 拓也 特任研究員らの研究チームは、ノルウェーの北に位置するバレンツ海における初冬（11～12月）の海氷の多寡が、上流にあたる北大西洋の1年前の海水温によって決まっていることを、広域の海洋データの解析によって明らかにしました。
バレンツ海の冬季の海氷減少が日本を含むユーラシア大陸の厳冬をもたらすことはすでに知られており、その原因として、バレンツ海の海氷減少に起因する中緯度大気の流れの変化が指摘されていましたが、バレンツ海の海氷変動自体が何によって決まっているのかについては十分理解されていませんでした。
そこで中野渡研究員らは、過去30年にわたる大気と海洋の３次元データを統計解析することによって、海水温度が海氷面積に与える影響を調べました。その結果、初冬のバレンツ海の海氷面積は、およそ１年前の北大西洋の流入水温と相関していることが分かりました。この相関関係は、バレンツ海に入り込んだ北大西洋起源の熱が１年かけてバレンツ海東部へと移動し、初冬に海氷の生成を抑えていることを意味します。
これらの知見に基づき、2014年の初冬（11～12月）のバレンツ海の海氷面積を、同年１月の北大西洋の水温データから予測したところ、今冬の海氷面積は平年並みかやや少ないという予測結果が得られました。
この成果は、米国気象学会発行の学術誌Journal of Climateの11月号に掲載される予定です。また、オンライン版には日本時間の9月24日に掲載されました。
バレンツ海は北極海の辺縁にあり、北大西洋から北極海に温暖かつ高塩分の水塊を輸送する経路に位置しています（図1）。真冬でもバレンツ海のすべてが海氷に覆われることはなく、海洋から大気への熱エネルギーの放出が顕著な海域としても知られています。最近の研究によれば、バレンツ海の海氷の増減は、海洋から放出される熱エネルギーの変動を引きおこし、日本を含むユーラシア大陸の冬の寒さに影響することが指摘されています（※1）。
バレンツ海の海氷面積は、バレンツ海の西部（Barents Sea Opening; BSO、図1）からの熱輸送（水温と流量の積）によってよく説明されることが古くから知られています。そして、その要因は流量の変化であるとされていました。しかし、海の熱輸送には上流の水温変化も重要であると考えられ、より広範囲のデータに基づいた解析を行う必要があります。
そこで本研究では、大西洋からの流入水温の変化に着目し、その変動がバレンツ海の海氷面積にどのような影響を与えているのかを調べました。また、従来、バレンツ海の海氷面積については、海面水温から９ヶ月先の予測がなされていましたが、本研究では、そのリードタイムをさらに延長することを目標としました。
初冬のバレンツ海の海氷変動の予測可能性を調べるために、大気と海洋に関する3次元データ（米・大気海洋庁のNCEP CFSRデータ）を用いました。このデーセットは、観測データと大気海洋モデルを組み合わせて作成されたもので、過去30年（1980～2009年）の海水温や海氷などのデータが含まれています。
これらのデータのうち、従来の研究によって指摘されている主要な予測変数（海面水温や風など）を選び、被予測変数として11－12月のバレンツ海の海氷密接度（※2）を用いて正準相関解析（CCA、※3）を行いました。その結果、直前の気温や海面水温以外で最も高い予測精度が得られるのは、13か月前の亜表層水温であることがわかりました（図2）。
次に、13ヶ月前の亜表層水温を用いるとなぜ予測精度が高くなるのかについて、その原因を詳しく調べた結果、バレンツ海東部の海氷密接度が13か月前のBSO付近の亜表層水温と密接に関連していることが分かりました（図3a, 3b）。これは、およそ1年前のBSO付近の亜表層水温が高い時に、初冬のバレンツ海東部の海氷の広がりが抑えられることを意味します。また、BSO付近の亜表層水温とバレンツ海東部の海氷密接度は、10年規模で同調して変動していました。（図3c）。
さらに、これらの相関関係の物理的要因を調べました。その結果、BSOの亜表層水温は、バレンツ海の等密度面（海水密度が同じ場所）に沿って東進していき、晩秋に海面に露出することが分かりました（図4）。つまり、北大西洋からバレンツ海に流入してきた海水の持つ熱は、１年程度かけて東へ進み、夏季の日射や海氷の融解水の影響で表層の熱は見かけ上消滅しますが、亜表層にはそのまま保持され、晩秋、海面が冷やされることで上下方向に海水が混ざり、熱を持った海水が再び海面に上昇することが分かりました（※4）。
以上の結果に基づいて、2014年の初冬（11～12月）のバレンツ海の海氷面積を、同年１月の亜表層水温データに基づいて予測したところ、今冬の海氷面積は平年並みかやや少ないという予測結果になりました（図5）。なお、近年の亜表層水温は全体的には温暖化を示すものの、最近の数年間は上昇傾向が抑えられています。海氷面積の変動を精度よく予測するには、海水温の10年規模変動も考慮した詳細な解析が必要です。
本研究では、１年前の亜表層水温データからバレンツ海の海氷を予測することで、従来の海面水温を用いた海氷予測に比べて予測のリードタイムを４か月延長することに成功しました。海氷予測の実用化に向けては、さらに精度を高める必要があり、南北風（風の南北方向の成分）の影響や、中緯度のメキシコ湾流などの海洋フロント域の影響なども含めた広域的な気候予測研究が望まれます。
＊研究サポート：
本研究は、科学研究費補助金 基盤研究A（24241009）、基盤研究S（22221001）、新学術研究領域、特別研究員奨励費（13J10583）の助成を受けたものです。
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