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2013年 夏の北極海氷分布予報

答えあわせ

 

この予測およびその基礎となる研究は、情報・システム研究機構 国立極地研究所が代表機関となって文部科学省グリーン・ネットワーク・オブ・エクセレンス(GRENE)事業北極気候変動分野 「急変する北極気候システム及びその全球的な影響の総合的解明」で実施しています

5月31日掲載の北極海氷分布予報で、今年の7月1日からほぼ5日おきに11月1日までの海氷分布を連続的に予測しました。今後、原則として各月のはじめに、予測された海氷分布がどれだけ実際と一致しているのかを比較していきます。


比較には宇宙航空研究開発機構が公開している、マイクロ波放射計AMSR2によって得られた海氷分布観測値(※)を使用し、私たちの予測値をそれに重ねて図示します。

どちらも白い部分が海氷域で、予測値は海氷が少ない場所ほど赤く表示しています。鮮やかな赤に見えている場所が予測による氷縁です。


※http://www.ijis.iarc.uaf.edu/cgi-bin/seaice-monitor.cgi?lang=j


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新しい記事から順に表示するようにしました(2013/08/07)

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  1. 1.ラプテフ海から東シベリア海、チャクチ海にかけての海域では、現在までの海氷域

  の後退の度合い、後退の起こった場所ともにほぼ予測通りです


2. グリーンランド海からバレンツ海にかけての氷縁位置は予測とほぼ一致しています


  1. 3.ボーフォート海のカナダ沿岸域では海氷域の後退が予測より若干遅れています


  1. 4.カラ海の沿岸域ではほとんど海氷がなくなると予測していましたが、実際にはまだ

  多くの海氷が残っています



1. は今年の予測で一番自信のあった海域ですが、予想以上によく一致しています。2. は年や時期による海氷分布の変化が小さな海域ですので、もともと大きくはずれることはなかったでしょう。3. のズレは想定していた範囲内です。今後、このズレが広がるのか狭まるのかが注目すべきところです。4. のカラ海に多くの海氷が残ることは全く予想していませんでした。カラ海は予報サイト図11の低い相関係数が示す通り、現在の手法での予測が難しい場所です。そこでの海氷域後退の過程を明らかにして、来年以降の予測に活かしていければと思います。


(2013/7/2 木村詞明)


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・ほとんどの海域で、現在の海氷分布は予測とほぼ一致しています。

 ― 大西洋側で予測より若干早く、カナダ側で若干遅い傾向にあります。


・海氷が無くなると予測していたカラ海に、まだ海氷が残っています



カラ海を除けば、予測と実際の海氷分布はよく一致しています。7月1日に予測より多く残っていたカナダ側の海氷域はその後少しずつ後退しており、現在は予測に近くなっています。大西洋側では海氷後退が急速にすすみ、予測より若干早いペースです。このような細かなズレは気象条件にも左右されますので、現在のやり方で正確に予測することはできません。予測では海氷がなくなっているはずのカラ海に氷が残っていることは7月1日と変わりません。この氷も急速に融解しており、このままのペースでいくと今月中にはカラ海から海氷が無くなるでしょう。

予測では7月21日にロシア側の北東航路が開通します。東シベリア海に残った海氷は予測通りの早さで後退していますので、予測とそれほど違わない時期にこの部分は航路がつながるでしょう。ただし、カラ海の氷が予測以上に残っているため、ロシア側航路全体の開通時期は7月21日より遅くなりそうです。


(2013/7/18 木村詞明)


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7月16日

・ロシア側航路はまだ開通していません。

 ― 特にカラ海にしっかりと氷が残っており、開通までには時間がかかりそうです

 = 予測は外れました

(ー 海氷分布はほとんどの場所でかなり正確に予測されています)


もう少し詳細に見るために、下図は上図と同じ7月21日の海氷分布に、予測による海氷縁位置(黄線)を重ねたものです。ここでの海氷縁は最も一般的に用いられている海氷密接度(被覆率)15%の位置として定義しています。

7月21日:ロシア側航路が開通すると予測された日

まず、予測による海氷分布は、実際の海氷分布とかなり良く一致しています。


ただし、カラ海東部とラプテフ海東部(赤い円で示した場所)に予測にない海氷が残っており、これが航路の開通を妨げています。航路の開通時期はこのような局所的に残る海氷に影響を受けますので、その予報が非常に難しいことが分かります。このような鍵となる海域での海氷の残り方が何によって決まるか、まず、それを知らなくてはいけません。より局所的な現象に注目してその解析をすすめて、来年以降の予報に反映させることを目指します。


一方で、「航路の開通」という言葉にとらわれない予報も必要かもしれません。そもそも、現在の解像度(数十キロメートルより細かいものは見えない衛星画像を使っています)で海氷がなくなることと、実際の海で海氷が無くなることは同じではないからです。数値上はほとんど海氷がなくても、航海の障害となる厚いはぐれ氷が漂流している可能性は低くないでしょう。つまり、今の基準による「航路の開通」は「一般の船が安全に通れること」ではありません。今後、海氷の厚さや船の耐氷能力なども考慮した、より実用的な予報の出し方についても検討をすすめていきます。


(2013/7/24 木村詞明)


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上の図は、これまでの比較と同じように8月1日の観測値(実際の海氷分布)に予測による海氷分布(海氷の無い場所を赤で表示)を重ねたものです。


海氷域の後退の様子、すなわち海氷後退のはやい場所と遅い場所の分布はほぼ予測通りです。ただし、後退のはやさは、大西洋に面した場所で予測よりはやく、その他の海域では遅くなっています(赤い色で示される予測された氷縁よりも外側に、海氷が残っている場所がみられます)。カナダ側の海域では急速な海氷後退が進行する時期と予測していましたが、今のところ予測よりゆっくりと後退しているようです。 カラ海東部にも、かなりしっかりと氷が残り続けています。

8月1日

この図は、同じく実際と予測との比較ですが、8月1日の海氷分布に、予測による海氷域の縁(黄色い線で表示)を重ねたものです。東シベリア海で遅くまで海氷が残ること(図中の1)や、カナダ沖の海氷後退が昨年よりも遅れること(図中の2)などがよく予測できていることが分かります。この2海域では今後も遅くまで海氷が残ることが予測されています。一方、その間のアラスカ沖では今後急速に海氷域が後退すると見込まれています。


このほか細かい部分に目を向けると、ラプテフ海の東(図中の3)に飛び地的に海氷が残ることが予測通りになっている点も面白いと思います。


(2013/8/2 木村詞明)


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上の図は、 8月6日の海氷分布に、予測による海氷域の縁(黄色い線で表示)を重ねたものです。海氷分布の予測との差については後述します。


・赤線で示すカナダ側の航路が8月4日頃に開通しました。

 ー「航路の開通」に明確な定義はありませんが、ここではマイクロ波放射計による海

  氷分布をもとに、開水面域がつながることを「開通」と呼ぶことにします。

・ただし、私たちの予測範囲の外側、多島海の青い丸の部分には海氷が残っており、実

 際にはまだ航路開通と言えない状況です。

8月6日:カナダ側航路が開通すると予測された日

この図は、これまでと同じく8月6日の観測値(実際の海氷分布)に予測による海氷分布(海氷の無い場所を赤で表示)を重ねたものです。


8月1日までと同様、全体的な海氷分布は予測と実際が概ね良く一致しています。しかし、カラ海に氷が残り続けている他、アラスカ沖のボーフォート海での(予測と比較した時の)海氷後退の遅れが少し大きくなっています。


(2013/8/7 木村詞明)


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北極航路の利用や海氷予測、用いた予測手法についてご質問がある場合は、山口または木村までお問い合わせ下さい。


山口研究室 北極研究のページへ

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7月1日

9月11日:海氷面積が最小になる頃

7月終わり頃まで、予測による海氷分布は実際ととてもよく一致していました。しかし、8月に入ってから、特にアラスカ側の海域で差が開いてきたことがわかります(赤い氷縁が実際の海氷域よりもかなり内側にあります)。


アラスカ側の海域は近年、海氷域の後退が大きくなってきていて注目されていた場所です。今年はこの傾向とは逆に、海氷域があまり後退しませんでした。それは、この海域での海氷後退の決定要因を知るためのヒントになるかもしれません。


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下の図は、 9月11日の観測値(実際の海氷分布)に予測による海氷域の縁(黄色い線で表示)を重ねたものです。

北極海の海氷域はもうすぐ最小期を迎えます。


実際の海氷分布と予測との差が少しずつ大きくなってきました。

アラスカ沖のボーフォート海では海氷域が予測に比べて後退していません。逆に大西洋側での後退は予測より少し大きくなっています。一方、ロシア側では東シベリア海に海氷が残っている点など、予測とよく似た海氷分布になっています。ただし、こちらでも予測ほどは海氷の後退がすすんでいません。


全体では、予測に比べてやや広く海氷が残っており、海氷面積が最小記録を更新する可能性は低そうです。


航路はロシア側の北東航路、カナダ側の北西航路ともに開通して(海氷密接度15%未満の開水面域がつながって)います。


海氷域内部に注目すると、北極点に近いところにまで海氷密接度の低い場所が見られます。人工衛星搭載センサーMODISによる可視画像を見ても、海氷域内部に海氷のまばらな場所が広がっており、北極海全体で海氷勢力が弱まっていることが分かります。


(2013/9/2 木村詞明)


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9月1日

下の図は、 9月1日の観測値(実際の海氷分布)に予測による海氷分布(海氷の無い場所を赤で表示)を重ねたものと、同じ観測値に予測による海氷域の縁(黄色い線で表示)を重ねたものです。

実際の海氷分布と予測との差が広がっていて、その様子は9月1日とほぼ同じです。

アラスカ沖のボーフォート海で海氷域があまり後退しなかったことが目立ちます。ロシア側の東シベリア海に海氷が残っている点などは予測とよく似た海氷分布になっていますが、全体的に見て予測ほどは海氷の後退がすすんでいません。


海氷面積は最小記録を更新しませんでした。


航路はロシア側の北東航路、カナダ側の北西航路ともに開通して(海氷密接度15%未満の開水面域がつながって)います。



(2013/9/13 木村詞明)


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下の図は、 7月1日から11月1日までの観測値(実際の海氷分布)に、予測による海氷分布(海氷の無い場所を赤で表示)を重ねたもののアニメーションです。赤く見える予測による氷縁部分が背景の海氷の縁と一致していれば予測が正しいということになります。

<2013の予報を振り返って>

下に解説の通り、今年の海氷分布予報は7月末まではよく的中しましたが、8月以降は特に太平洋側で予報ほど海氷域が後退しませんでした。その結果、私たちが予測した最小面積の記録更新は現実になりませんでした。


米国のNational Snow and Ice Data Centerによると、今年の北極海氷域は9月13日に最小となり、その面積は510万平方キロメートルでした。これは、昨年9月16日に記録したこれまでの最小面積341万平方キロメートルの1.5倍の広さです。

9月11日の海氷分布(白い部分が海氷域:JAXAによる)と4月までの海氷データから予測した同日の海氷分布(黄線)。特に太平洋側の赤い円内で海氷域は予測ほどは後退しなかった

海氷域が予測ほど後退しなかった主な原因として以下のものが考えられます。


1. 8月の北極域の低温

August 2013

August 2012

August 2011

2011, 2012, 2013年8月の地上気温の最近10年の平均値からの偏差。青い色が平均に比べて気温が低かったことを示す。2011, 12年が平年より若干高いかほとんど変わらない気温だったのに対し、今年の8月は広い範囲で平年より1度から3度気温が低かった。

もっとも大きな理由と思われるのが、気温です。上の図はECMWF(ヨーロッパ中期予報センター)による最近3年分の8月の気温(偏差)を示したものです。今年の北極海周辺(黄色い円内)は、8月の気温が低く、最近10年間で最も低温でした。そのため、例年にくらべて海氷が融解しにくい状況だったと考えられます。


私たちの予測では夏の気温は考慮していません(できません)ので、今年のようにやや極端な気象条件になると、予測と現実との差が大きくなってしまいます。


2. 海の状態の変化

1994年から2010年の間の最小海氷面積の減少傾向。赤い場所では10年あたり密接度(被覆率)40%前後の割合で急速に海氷面積が小さくなってきていた。

上の図は近年の最小海氷面積(9月の海氷面積)の減少傾向を示したものです。赤い色で示される太平洋側の海域で、大きな減少傾向が見られます。この海氷減少は、海水温の上昇を含む海の状態の長期変化によるものと考えられています。私たちの予測ではこの減少傾向が持続することを前提に、海氷分布を計算しています。


今年、予測に比べて海氷が後退しなかった海域は、この減少傾向が大きかった海域と一致します。最近10年以上に渡って続いていたと考えられる海の状態の変化傾向が、去年から今年にかけて変わった可能性があります。


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このほかの事柄も含めて、現在、今年の夏の海氷変化の過程を解析中です。その結果をもとに予測手法を改良し、より高精度な予報を目指します。



(2013/11/18 木村詞明)


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