A study on the effect of dynamical deformation processes on the interannual variation of the sea ice extent in the seasonal ice zones

动力变形过程对季节性冰区海冰范围年际变化的影响研究

• 批准号: 22K12341
• 负责人: 豊田 威信
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12341/
• 关键词: 季節海氷域; 力学過程; 数値海氷モデル; 変形氷; 衛星SAR; 数値モデル

令和4年度は本研究課題の初年度で、1.オホーツク海南部を対象として、海氷を塑性体として扱ったレオロジー理論が海氷の氷厚や体積量の経年変動を説明可能かの検証、2.PALSAR-2画像を用いて北極海の変形氷を抽出するアルゴリズムの可能性の吟味に取り組み、研究方針の妥当性を確認した。1.について、砕氷型巡視船を用いて毎年2月に25年間実施してきた観測データを基に氷厚やリッジの状況の経年変動を統計的にまとめて理論を検証した。海氷体積量は得られた平均氷厚に衛星データによるこの海域の海氷面積を乗じて求めた。得られた経年変動の力学的な要因を探るため、衛星データから見積もった海氷速度データを用いて解析を行った結果、リッジの部分が海氷全体の体積に占める割合は約70％に達し、平均氷厚や海氷体積量の年々変動を支配するのはリッジの度合いであること、この海域では力学的な過程が氷況に及ぼす影響が大きいため、温暖化傾向があるにも関わらず海氷面積は微増傾向を示すことなどが明らかになった。また、リッジの度合いは塑性体のレオロジー理論に基づく定式化で海氷体積量が顕著な年を明瞭に特徴づけることができた。これらの結果は論文として公表された。2.について、オホーツク海を対象として開発したアルゴリズムを北極海に適用し、現場観測で得られた氷厚データと比較した結果、海氷の表面形態の著しい季節変化が障壁となることが判明した。そこで、年間を通して海氷が存在するフラム海峡を対象として、後方散乱係数の季節変化を2年間にわたって調べた。表面形態の変化は気象再解析データを用いて熱収支から見積った。その結果、表面融解が進行する夏季は顕著な増加（約7dB）が見られたものの、冬季に限れば比較的安定しており変形氷抽出の可能性が示唆された。以上の結果により本研究課題の方針の妥当性を示すことができ、今後北極や南極海氷への適用が期待される。

2020财年是该研究项目的第一年，1.验证将海冰视为塑性体的流变理论是否可以解释海冰厚度和体积的长期变化，2.我们研究了鄂霍次克海南部。使用 PALSAR-2 图像提取北冰洋变形冰的算法的可能性，并证实了我们研究政策的有效性。关于1.，我们根据25年来每年2月使用破冰巡逻船进行的观测数据，统计总结了冰厚和山脊状况的长期变化，验证了这一理论。根据卫星数据，将获得的平均冰厚度乘以该地区的海冰面积，计算出海冰体积。为了探究观测到的随时间变化的动态原因，我们利用卫星数据估计的海冰速度数据进行了分析，发现海脊部分约占海冰总体积的70%。脊控制着平均冰厚度和海冰体积的年际变化，并且由于动态过程对该地区的冰状况有很大影响，尽管有变暖的趋势，但海冰面积正在呈现轻微增加的趋势。此外，基于塑性体流变理论制定了脊度，可以清晰地表征海冰量显着的年份。这些结果以论文形式发表。关于2.，我们将针对鄂霍次克海开发的算法应用到北冰洋，并将其与现场观测获得的冰厚数据进行比较，发现海冰表面形态的显着季节性变化是一个障碍。因此，我们研究了全年存在海冰的弗拉姆海峡后向散射系数在两年内的季节性变化。使用气象再分析数据根据热平衡估计表面形态的变化。因此，尽管在夏季地表融化过程中存在明显的增加（约7 dB），但在冬季仍保持相对稳定，这表明存在变形冰提取的可能性。上述结果证明了该研究项目政策的有效性，预计未来将应用于北极和南极海冰。

项目成果

Rectification and validation of a daily satellite-derived Antarctic sea ice velocity product

每日卫星衍生的南极海冰速度产品的校正和验证

• DOI: 10.5194/tc-16-1299-2022
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Cryosphere
• 作者: Tian Tian R.;Fraser Alexander D.;Kimura Noriaki;Zhao Chen;Heil Petra
• 通讯作者: Heil Petra

Estimation of sea ice thickness based on the ice histories

根据冰历史估算海冰厚度

• 发表时间: 2023
• 作者: Kimura N.;Hasumi H.
• 通讯作者: Hasumi H.

The Interannual Variability of Sea Ice Area, Thickness, and Volume in the Southern Sea of Okhotsk and Its Likely Factors

鄂霍次克南海海冰面积、厚度和体积的年际变化及其影响因素

• DOI: 10.1029/2022jc019069
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Oceans
• 作者: Toyota Takenobu;Kimura Noriaki;Nishioka Jun;Ito Masato;Nomura Daiki;Mitsudera Humio
• 通讯作者: Mitsudera Humio

オレゴン州立大学(米国)

俄勒冈州立大学（美国）

A study on the properties of granular ice of sea ice from laboratory experiments

海冰颗粒冰特性的实验室实验研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Toyota;T.;Y. Yamashita;H. Koda
• 通讯作者: H. Koda