南極海域での深層水形成に関わる深い対流の発生・発達過程の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05402018
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 今里 哲久 京都大学, 理学部, 教授 (40025391)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋友 和典 京都大学, 理学部, 助手 (10222530) ; 淡路 敏之 京都大学, 理学部, 助教授 (40159512)
• Keywords: 深い対流 / 南極海域 / 非静水圧三次元モデル / ウェッデル海 / 熱膨張率 / ウェッデル深層水 / オイラー・ラグランジュの手法

Research Abstract

深層水形成の主要な物理過程と考えられている高緯度海域に発生する深い対流の特性と、表層海水の深層への侵入過程を明らかにするため、ウェッデル海での観測結果を用いて、三次元モデルによる数値実験を行った。従来の混合層モデルでは、重力対流の発生・発達過程を正しく表現できないので、本研究では、静水圧近似を行わない運動方程式系を用いて流動場を求めた。また、得られた流動場に標識粒子を投入し、オイラー・ラグランジュの手法を用いて追跡することで、深層水の形成過程を調べた。
1.深い対流の発生・発達過程に関しては、従来鉛直二次元で行った実験の結果と本質的には同様の結果が得られた。すなわち、対流の発生に対しては海水の熱膨張率の圧力依存性が本質的であり、いわゆるサーマル状に発生し、海氷の有無により混合層の消滅にかかる時間が大きく変わる。
2.海水の熱膨張率の圧力依存性が深い対流の発生に果たす役割はウェッデル海に見られる水温・塩分の鉛直分布に大きく依存している。すなわち、中・深層を占めるウェッデル深層水が高温であることから、混合層の低温水との間での水温差が混合層の下層に対する不安定化を促進する。
3.中・深層水が相対的に低温である場合には急激な水柱のオーバーターンは起こらず、徐々に混合層が厚くなっていくことで深層水のベンチレーションが生じる。このことは、中・深層に比較的低温水の存在するグリーンランド海での深い対流がウェッデル海でのものと違った物理過程によることを示唆する。