2019 Fiscal Year Research-status Report
Spatiotemporal variation of the halocline and its impact on biological production in the North Pacific
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18K03736
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上野 洋路 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (90421875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三寺 史夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20360943)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 塩分躍層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋の塩分躍層は、塩分が深さとともに急激に増加する層のことであり、北太平洋亜寒帯域では、成層構造や混合層深度の決定に重要な役割を果たしている。 2019年度は北太平洋亜寒帯域に注目し、2003～2017年のアルゴフロートデータ、海面フラックスデータ等を用いて、塩分躍層の分布と季節変動に関する研究を実施した。その結果、永年塩分躍層は、北太平洋亜寒帯域東部において浅く強く、西部において深く弱いことが示された。永年塩分躍層の平均深度と強さは、それぞれ冬季混合層深度と海面塩分に対応しており、冬季混合層の発達に伴って永年塩分躍層が形成されていることが示された。比較的強い永年塩分躍層が形成される西部亜寒帯循環とアラスカ循環においては、永年塩分躍層の強さと深度は顕著な季節変動を示し、海面冷却期における混合層の発達がその下の永年塩分躍層を圧縮、晩冬にむけて永年塩分躍層が強化発達されることが示された。西部亜寒帯循環とアラスカ循環では、高塩分水の湧昇も永年塩分躍層の強化に関係していた。また、永年塩分躍層とは異なり、夏季の季節塩分躍層はその頻度と強さにおいて顕著な東西差を示した。季節塩分躍層は西部・中央・沿岸域では形成されたが、東部海域ではほとんど存在していなかった。この季節塩分躍層の東西差は海面加熱期の混合層の低塩化、特に淡水フラックスに対応していた。また、地衡流とエクマン流は季節塩分躍層の強さと深さの空間分布に重要な役割を果たしていた。季節塩分躍層の発達は、エントレインメントを通じて永年塩分躍層上部の塩分を低下させることにより、冬季永年塩分躍層の強化に影響を与えていることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、北太平洋亜寒帯海域における塩分躍層の長期平均での空間分布と季節変動に注目した研究を主に実施した。その中でポイントとなったのは、永年塩分躍層と季節塩分躍層を分けて解析した点である。永年塩分躍層は、概ね100～180メートル深に存在しており、冬季には混合層直下に位置している。また、季節的にその深度は大きく変動しないことが示された。それに対して季節塩分躍層は、夏季、70メートル以浅に存在し、混合層の発達に伴って秋から冬にかけて深度を増加、永年塩分躍層の強化をもたらすことが指摘された。以上のようにターゲットとなる塩分躍層を適切に検出することによって、その特性を適切に把握することができたことは、本研究がおおむね順調に進展している理由の一つである。
本研究の主な目的は、北太平洋における塩分躍層の時空間変動とそのメカニズムを解明することである。空間変動に関しては、北太平洋亜寒帯海域の詳細な分布が明らかになっただけでなく、全球における塩分躍層の大まかな分布とそのメカニズムについても明らかになってきている。例えば、塩分躍層強度と海面塩分の分布相関解析を行ったところ、有意な負の相関が得られ、強い塩分躍層は海面塩分が相対的に低い海域で発達していることが明らかになった。時間変動に関しては、上記のように北太平洋亜寒帯海域の季節変動に関してその実態とメカニズムが明らかになっている。経年変動に関しては、まだ引き続き検討を行っているところであるが、全球の多くの海域で、海面塩分が低い年に塩分躍層が強化されているという傾向が示されており、淡水フラックスの経年変動の塩分躍層強度への影響が示唆されている。アラスカ湾では海面塩分が高い年に塩分躍層が強化されるという他の海域とは異なる結果が得られており、現在、様々な観点でそのメカニズムの検討を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、以前に成層強度の経年変動とその生物生産への影響について研究(Ladd and Stabeno, 2012)がおこなわれたベーリング海（その中でも北部ベーリング海）に注目して研究を実施する計画である。北部ベーリング海は11月から5月に海氷に覆われる季節海氷域で、世界で最も生産の高い海域の一つであることが知られている。水深が浅いため、秋の嵐や大気冷却により冬季は水柱全体がよく混合する。その後の海氷融解と日射量の増加から、夏季の北部ベーリング海は、表層に高温で低塩分の水、底層に低温で高塩分の水が存在する2層構造を持つ海域となる。このように成層構造は、主に海氷融解によって生じるが、2017/2018冬季は海氷面積が過去最低であったため、北部ベーリング海の過去の成層構造が弱化したことが米国における係留系観測から示されている。そこで本研究では、2017/2018冬季に海氷面積が過去最小であったことが、北部ベーリング海の2018年初夏の成層に与えた影響を明らかにするため、2018年に加え、2017年、2013年に北海道大学附属練習船おしょろ丸によって取得されたデータの解析を行うことにより、初夏の成層の時空間変動とメカニズムの考察を行う計画である。また、本研究においては、栄養塩データの解析を通じて成層構造と生物生産の関係にいても検討を行う計画である。さらに、Ladd and Stabeno (2012)による成層強度の定義を拡張し、北部ベーリング海の広い範囲においてバイアスなく成層強度の空間変動を見積もる方法を検討するなど、成層強度の定義の方法に関しても様々な角度から検討を行う計画である。
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| Causes of Carryover |
成果論文の出版費用を過大に見積もったために前倒し請求を行ったが、実際の出版費用は見積もりより低く抑えられたため、結果として次年度使用額が生じた。
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Research Products
(2 results)
