2012 Fiscal Year Annual Research Report
南極海表層水の低塩分化が深層大循環に及ぼす影響評価に関する基礎研究
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23310003
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
北出 裕二郎 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 准教授 (50281001)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 岳史 国立極地研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 助教 (40451413)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 環境変動 / 深層大循環 / 南極底層水 |
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| Research Abstract |
本研究は、南極海表層水の低塩分化が底層水塊の変質に及ぼす影響を評価するための基礎研究で、研究対象海域の1つであるビンセネス湾沖で継続して観測することにより底層水形成における各プロセスを定量的に評価し、低塩分化インパクトの波及機構の解明を試みる。南緯66°東経110°付近に形成されるビンセネス湾ポリニヤは海氷生産量が南極大陸周りで9番目の中規模ポリニヤであるが、本課題の係留観測により、当海域でも冬季(6月～10月)に南極底層水が生成されている事が明らかとなった。中規模ポリニヤでも底層水が生成されている事は革新的で、南極大陸縁辺に多数存在するポリニヤでの底層水の生成量を評価することで、深層大循環の流量をより正確に求めることにも貢献し得る。
2012年度は、次の5項目の観測研究を実施した。(1)練習研究船海鷹丸によるCTD観測は、12月末から翌年1月末に、南緯60°以南の東経110°周辺の海域で実施し、水温・塩分・溶存酸素の詳細な構造を捉えた。その結果、ロス海やアデリーランド沖を起源とする底層水とは異なる水塊特性を持つ底層水が海脚上に分布し、長期係留系で観測された底層水と整合的な特徴を持つことが分かった。(2)係留観測に関しては、ビンセネス湾ポリニヤで生成される底層水の流量を明らかにするため、2013年1月に湾西部沖にある海脚の東斜面に２系の係留系を設置した。(3)衛星観測による塩分を校正するため、海鷹丸の観測期間中の航路全域(30測点)でフロート型CTDによる海面塩分の観測を実施した。(4)塩分フラックスの計測にはCTチェーンを用い、ビンセネス湾沖の氷縁海域において、約6時間の連続観測を実施した。(5)表面塩分の季節変動を捉えるため、2011年度海鷹丸で設置した南大洋ブイ(JAMSTEC)下部に取り付けたメモリ式水温塩分計(本研究費により購入)を研究船みらいで回収した。
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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
観測に関しては、海氷に覆われて接近できなかった測点を除けば、ほぼ全て遂行できている。特に、研究対象海域の一つであるビンセネス湾沖が南極底層水の未知の生成域であることを明らかにし、長期係留観測記録と継続して実施しているCTDによる水温・塩分場の観測の両方から整合的結果が得られている点は、高く評価できる。また、周辺の海域で得られているARGOフロートデータと合わせて解析することによって、南極底層水の生成量を推定するボックスモデルを考案し、生成量の概算値を求めることができた。現在、底層水の生成量を捉えるため、メモリ式流速計とCTDで構成された係留系をビンセネス湾沖海脚の東斜面に設置しており、無事回収できれば、各プロセスを量的に明らかにすることができる見込みである。
海面塩分の観測に関しては、メモリ式塩分計を用いたフロート型CTDにより、広範囲における高精度の海面塩分データを取得できた。また、表層塩分の長期観測を行うため、JAMSTECが開発した南大洋ブイの下部に本研究課題で購入したワイパー式CT計を取り付けた。ブイの設置は海鷹丸で、回収はみらいで行われた。無事データを回収でき、１年間にわたる表層塩分の実測データを得ることに成功した。乱流実測データを用いて発散域での湧昇流量の推定を行い、その一部を月刊海洋に公表した。
一方、海鷹丸による観測時間が十分ではないことから、CTチェーンを用いた氷山まわりでの観測は十分ではないが、2013年度の観測では、乱流観測とCTチェーンの観測をビンセネス湾沖に集中させ、十分な観測時間を確保する。
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| Strategy for Future Research Activity |
ほぼ計画通りに進んでおり、観測記録を蓄積できていることから、特に大きな変更はなく、今後も継続して観測を行い、各プロセスの定量評価を試みる。これに加え、衛星データを活用した広域の塩分構造の把握を目指した研究を進める。個々の観測および解析は以下の通りである。
海鷹丸による観測：2013年度の観測は、2014年1月初旬から2月初旬の約１ケ月を予定しており、ビンセネス湾沖の海脚付近に設置した係留系の回収と水温・塩分場の観測、乱流観測を計画している。この観測には、北出のほか、連携研究者の嶋田啓資博士と大学院生等学生2名が担当する。
各プロセスの定量評価に関する解析：本研究過程で考案したボックスモデルにより、陸棚水の生成量を定量的に推定できているが、今年度回収される係留データから南極底層水の流量を求め、乱流による塩分フラックスの評価と組み合わせ、モデルを改良する。このモデルの改良により各プロセスの流量を評価できる。また、蓄積した高精度データを用い、ボックスモデルでの評価精度を向上させ、海表面への低塩分化インパクトが、どの様に水塊変質へと及ぶのかの機構解明を試みる。これらのデータ解析とボックスモデルの改良は、北出が担当する。
表層塩分の変動に関する解析：海表面で観測した塩分分布2年分のデータと東経140°、南緯60°に設置し回収した南大洋ブイで得られた海面塩分データを用いて、衛星で得られる海表面塩分データの校正に活用し、表層塩分の分布や時間変動を明らかにする。この解析については、大学院学生が担当する。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Antarctic Bottom Water production by intense sea-ice formation in the Cape Darnley polynya2013
Author(s)
Ohshima, K. I., Y. Fukamachi, G. D. Williams, S. Nihashi, F. Roquet, Y. Kitade, T. Tamura, D. Hirano, L. Herraiz-Borreguero, I. Field, M. Hindell, S. Aoki, and M. Wakatsuchi
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Journal Title
Nature geoscience
Volume: Vol.6(3)
Pages: 235-240
DOI
Peer Reviewed
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