2012 Fiscal Year Annual Research Report
オホーツク海と北太平洋亜寒帯域をつなぐ熱塩／物質循環システムの実態解明
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22221001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
若土 正曉 北海道大学, -, 名誉教授 (60002101)
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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)
江淵 直人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10203655)
中村 知裕 北海道大学, 低温科学研究所, 講師 (60400008)
西岡 純 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (90371533)
渡辺 豊 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (90333640)
鈴木 光次 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (40283452)
黒田 寛 独立行政法人水産総合研究センター, その他部局等, 研究員 (30531107)
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| Project Period (FY) |
2010-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 海洋熱塩循環 / 物質循環 |
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| Research Abstract |
ロシア極東海洋気象研究所と共同し、オホーツク海・ベーリング海の海洋観測データ を他のデータと合わせて解析した。ロシアデータセットにより、ロシア水域内のデータ空白は大幅に解消された。その結果、熱塩循環の起点となるオホーツク海北西陸棚域高密度水（DSW）の塩分は10年規模の変動を示すこと、その振幅は0.1PSU程度であることがわかった。この変動の起源を大幅に増えた塩分データを用いて追跡したところ、ベーリング海の表層塩分変動が良い対応を示し、さらに北太平洋亜寒帯循環にまでさかのぼることができた。以上より、亜寒帯循環における表層塩分偏差の長距離伝搬がDSWを変え、それが沈み込んで最終的には中層循環の変動を引き起こすという、北太平洋を跨ぐ熱塩循環の三次元構造が明らかとなってきた。
これは塩分偏差を伴う北太平洋水が千島列島の海峡を通ってオホーツク海東部へと流入することを示しているが、当海域では流れの情報が欠落していたため、H23年度に行ったロシア船観測と海面高度計と合成し解析した。その結果表層100mの流れは冬季平均で流量1.6SvでDSW生成域に向かって流れていることが判明し、変動の伝搬経路は流れの情報からも裏付けられた。H24年度にはさらに、オホーツク海北西部において表層循環の観測を行った。
中層の物質循環は、DSWを通し熱塩循環の変動と密接に結合している。DSWに吸収された人為的二酸化炭素の長期変動を解析したところ、1993年から2006年にかけて等密度面27.0σθより浅い深度では人為的二酸化炭素が16%増加した。一方で27.0σθより深い深度では28%減少し、水柱全体では14%減少していた。これは、DSWが低塩化・低密度化したことに対応する。鉄もDSWに取り込まれ中層を輸送されていることから、人為的二酸化炭素のこのような振る舞いは、鉄輸送能力の浅化・弱化を示唆するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
データ不足のためこれまで未知であった北太平洋の熱塩循環を、本研究ではロシア海洋データの解析とロシア船観測を行うことにより明らかにすることができた。熱塩循環の駆動源であるDSW塩分の60年にわたる年々変動の抽出に成功し、この時系列を基礎として、DSWの塩分を決める要因が北太平洋亜寒帯循環からベーリング海を経由しオホーツク海へと流入する塩濃度偏差の遠隔伝搬であることを示した。海氷生成に伴って高密度水ができる海域は南極周辺など他にもあるが、これほど長期間にわたり年々変動を得ることができる海域はなく、DSWを研究する上で随一のデータセットといえる。H24年度にはオホーツク海北西部の観測を行い、塩分変動のせめぎ合いの解析をさらに進めている。
また、人為的二酸化炭素の振る舞いと熱塩循環（中層循環）の浅化・弱化がよく対応していることを見出した。これは、ロシア水域におけるDSWの長期低塩化傾向と見事に一致する結果である。したがって、熱塩循環と物質循環が結合して変動していることがデータ解析から明らかとなった。
以上のように、H24年度はオホーツク海と北太平洋亜寒帯域をつなぐ熱塩/物質循環システムの解明という本研究の目的達成に大きく進むことができたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで観測とデータ解析から、オホーツク海と北太平洋亜寒帯域をつなぐ熱塩/物質循環システムを明らかにしてきた。これからは、以上の結果を踏まえ、数値実験も合わせて進めていく。オホーツク海の化学トレーサー分布を再現するモデルを基盤に鉄化学過程を組み込んだ鉄循環モデルを構築しており、数値実験の準備は完了している。今後本研究で見出された物質循環変動を再現し、モデルの検証とともに変動の要因を明らかにする。
また、データ解析で見出した北太平洋熱塩循環の三次元的構造は細い境界流や沿岸流を重要なコンポーネントとして含む。したがって高解像度北太平洋モデルを構築することでこれらを直接解像したシミュレーションを行うとともに、鉄循環モデルの組み込みを進める。これを用いて海面塩分が降水、河川、風応力など海洋表層に印加される強制力に熱塩循環・物質循環がいかに応答するかを評価する。
さらに、これまでに実施したロシア船航海および今後実施予定の観測で得る栄養物質と乱流混合パラメータのデータを用いて、千島海峡部全域で生物が利用できる物質フラックスを明らかにする。最終的には、これらの情報を高解像度モデルに組み込み、オホーツク海と北太平洋亜寒帯域をつなぐ熱塩/物質循環システムの解明を進める。
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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: 6
Pages: 235-240
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of a one-dimensional ecosystem model including the iron applied to the Oyashio region, western subarctic Pacific2012
Author(s)
Shigemitsu, M., T. Okunishi, J. Nishioka, H. Sumata, T. Hashioka, M. N. Aita, S. L. Smith, N. Yoshie, K. Okada, and Y. Yamanaka
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Journal Title
Journal of Geophysical Research-Ocean
Volume: 117
Pages: C06021
DOI
Peer Reviewed
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