近年、衛星観測や高解像度海洋・気候モデリングの発展により、海洋中規模渦の重要性がますます認識されるようになってきた。しかしながら、中緯度における大気海洋相互作用の全体像を明らかにするために、大気と海洋の熱交換において海洋中規模渦が果たす役割に対する、さらなる包括的かつ定量的な理解が必要である。本研究は渦解像海洋再解析データ(JCOPE-FGO)を解析し、海洋中規模渦が大気–海洋間の熱交換に与える影響について、北太平洋域に焦点を当てて調べた。 まず、従来のラグランジュ的方法ではなく、各格子点における曲率渦度を基にしたオイラー的手法で、1993-2021の間の北太平洋における中規模渦を検出した。抽出された高気圧(低気圧)回転を示すグリッドは、85%以上の割合で気候値に対する正(負)の海面水温偏差を示したまたコンポジットされた水温偏差は、高気圧性渦(AE)・低気圧性渦(CE)の特徴的な水平・鉛直分布を適切に再現した。CEは鉛直方向に深い構造を持ち、その結果強い負のSSH偏差と反時計回りの強い流れに特徴づけられる。一方でAEは、鉛直方向に浅い構造をもち、水平方向に大きく広がり、時計回りの緩い流れを伴う。これらの反対の渦を比較すると、AEは水温偏差のピークの浅さにより、SST偏差の振幅がより大きく、CEに比べて大気–海洋間の熱交換に与える影響が大きい、つまり検出されたすべての中規模渦の海面熱フラックスへの影響を積算すると、海洋から大気への熱放出を加速させる働きとなる。 中規模渦による乱流熱フラックス放出への寄与の空間分布から、中規模渦により中緯度水温前線の北で年平均の乱流熱フラックス放出を5-10%増加、南で1-5%減少させていることが示された。このような中規模渦上の大気海洋熱交換への寄与は、南北水温コントラストを維持する働きを示す。
Thanks to advance in satellite observations and high-resolution ocean/climate modeling, the importance of ocean mesoscale eddies (OMEs) has been increasingly recognized in recent decades. However, a more comprehensive and quantitative description of the role played by OMEs in modulating the air-sea heat exchange is warranted to establish a complete picture of extratropical air-sea interaction. In the present study, we investigated the influence of OMEs on air-sea heat exchange by analyzing an eddy-resolving ocean reanalysis data (JCOPE-FGO), with a specific focus on the North Pacific. Mesoscale eddies in the North Pacific during 1993-2021 were first detected using an Eulerian method based on curvature vorticity at each grid point, instead of the conventional Lagrangian methods. The extracted grid points with the anticyclonic (cyclonic) rotation showed positive (negative) sea surface temperature (SST) anomalies from the climatologies with more than 85%. Composite temperature anomalies of the detected anticyclonic and cyclonic mesoscale eddies (AE, CE) adequately represent horizontal and vertical characteristics. CE exhibit a deep vertical structure, resulting in strong negative sea surface height (SSH) anomalies balanced by fast counterclockwise currents. Conversely, AEs have a shallower vertical structure with a broader horizontal spread and are accompanied by slower clockwise currents. Comparing these opposite types of OMEs, AEs, due to the shallowness of their temperature anomaly peaks, exhibit larger SST anomaly amplitudes, and thus have a greater impact on the air-sea heat exchange compared to CEs. Consequently, the cumulative effect of all detected mesoscale eddies on the sea surface heat flux suggests that they collectively accelerate the heat release from the ocean to the atmosphere. From the spatial distribution of contributions to turbulent heat flux release by OMEs, it has been demonstrated that these eddies increase the annual mean turbulent heat flux release by 5-10% north of the mid-latitude temperature front and decrease it by 1-5% to the south. This indicates that the contribution of mesoscale eddies to air-sea heat exchange plays a role in maintaining the meridional temperature contrast.