サーモバリック対流によって引き起こされる傾圧不安定と底・深層水形成過程

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540408
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 秋友 和典 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10222530)
• Keywords: サーモバリック効果 / ウェッデル海 / 対流 / 傾圧不安定 / 底・深層水形成

Research Abstract

海水の状態方程式の非線形性および弱い成層構造のために急激なサーモバリック対流が生じ得るウェッデル海を念頭に置いて、初期の水平密度構造が対流混合によってどのように変化するのかを調べた。まず、現象の特徴を端的に捉えるために、理想化した水温・塩分場を初期値として用い、1500m深までの対流が水平一様に起きるとした場合に見られる変化を調べたところ、以下のことが明らかになった。すなわち、(1)対流混合による水温・塩分場の変化が状態方程式の非線形性を通して基本場の傾圧性を強化すること、および(2)初期密度場に対して水温・塩分が互い相補的に働きほとんど水平密度勾配が存在しないときにその強化が最大となること、である。現実に、対流の生じる前のウェッデル海においても、水温・塩分場の顕著な水平変化にもかかわらず密度の水平分布にはほとんど変化が見られないことを考えると、(2)は重要な結果といえる。また、これらの変化に対して影響を与える状態方程式の非線形性として、水圧とともに熱膨張率が大きくなるサーモバリック効果に加えて、水温変化の2乗に比例するいわゆるキャベリング効果があることがわかった。さらに、ウェッデル海での観測データを用いた検討では、(3)現実には対流混合の深さに空間変化の生じることが背景場の傾圧性を強化するもう一つの要因になることがわかった。これらの結果は、傾圧性の弱い極海域(ウェッデル海)においても、サーモバリック対流によって強化(形成)された傾圧不安定が鉛直輸送および底・深層水形成過程に大きな影響を持つ可能性があることを強く示唆している。