グローバルな目でみたオホーツク海
2月の海氷分布と平均気温（2001年）

北太平洋の中層水

二橋氏作成

・北半球における海氷域の南限

海氷の年々変動大・北太平洋で唯一大気に接した水が中層へ潜り込まれる海
大気・陸からの熱・物質を北太平洋中層水(200-800m)へ

水温

海水は同じ密度面（等密度面）に沿って流動する。
等密度面上での水温・酸素な
Itoh et al., 2003
どの分布を見ると、海水の起源や流動の様子がわかる

３００−５００ｍ

27.0σθ
溶存酸素1

沿岸ポリニヤ ＝ 海氷生産工場

表面温度(AVHRR)

マイクロ波放射計(SSM/I)

ポリニヤ
Thin ice
Thick ice

Kimura and Wakatsuchi, 20042中層水の50年昇温トレンド
水温27.0σθ面：300-500m

Nakanowatari et al.(2007)

風上気温:+2.0°/50年
海氷面積： -20% /30年

50

オホーツク海の海氷面積

オホーツク海での︑この 年の中層水の水温と酸素量の変化

オホーツク海の中層水の50年間の変化

オホーツク風上の気温偏差

溶存酸素

西部北太平洋は生物生産大きい海域

硝酸塩濃度

植物プランクトン色素（クロロフィルa）濃度

北太平洋亜寒帯域、南極海には、夏でも大量の栄養塩が残存している海域が存在している。
→ High Nutrient & Low Chlorophyll （HNLC）海域
HNLCを作り出す可能性のある潜在的要因• 光
HNLC海域で夏季における植物プランクトンの生産を制限している• 鉛直混合（栄養塩の供給）
要因は、微量金属の１つ、「鉄」であった。
• 低水温 (high latitude)• 捕食★鉄添加実験（培養ボトル〜現場海域）の結論• 微量栄養物質3

オホーツク海からのFe供給の可能性
未ろ過Fe

Total labile Fe
Fe conc. nM

St.1750ºN

St.80St.22

St.9St. SEEDS

2000
Depth m

St.6St. KNOT
St.23140ºE145ºE150ºE

155ºE

6160ºE

8101000

St.1145ºN

40

St. MA

St.21

St.7.2

23000

4000

165ºE
5000

オホーツク親潮
西部亜寒帯域

St.7.2
St.8
St.9
St.17
St. TEST
St.6
St.11
St.21
St.22
St.23
St. KNOT-2

6000(Nishioka et al.)

図４

鉄分（西岡氏提供）

大陸棚の海底には、海氷からブライン水が沈降し（c-1）、潮汐混合（c-2）によって巻き上げられた粒子と共に、大陸斜面の中層に流出している（c-3）。

鉄分 その結果、中層水は極度に低温で濁っており（a）、植物プランクトンの生育に必要な鉄が豊富に含まれる（b）。

(Nakatsuka et al., 2004)

4アムール川の鉄が親潮域・北西部北太平洋の生物生産を支えるプロセス
河口域での大部分の鉄の沈殿と、粒状鉄のオホーツク海大陸棚への搬出大陸棚海底からの潮汐混合による高密度底層水の中への鉄の取り込み★
★

アムール川から河口への溶存鉄の大量供給

高密度水の外洋中層への流出による粒状鉄の中層輸送

アムール川周辺湿地からアムール本流への溶存鉄の流出

粒子状鉄の鉛直混合による表層への供給＝生物による利用

海峡部での潮汐混合による幅広い水深への鉄の再配分

親潮・西部北太平洋
における中層を介した
水平輸送

アムール川

鉄鉄
鉄 生物生産に不可欠

西部北太平洋の高い生物生産を支えている

中層水昇温＝潜り込み減少

温暖化

Nishioka et al.(2007)

海氷生産量減少中層循環の弱化
Nakanowatari et al.(2007)

生物生産への影響?

5ユーラシア大陸北東部での秋・冬の昇温化（温暖化に鋭敏）オホーツク海上への冬の季節風の寒気の弱化
オホーツク海の海氷生産量減少
高密度陸棚水の生成量減少
オホーツク中層水の昇温化
中層への鉄の供給の弱化？

北太平洋へのインパクト
北太平洋亜寒帯循環域の中層水の昇温化
オーバーターン（鉛直循環）の弱化
中層からの鉄の供給の弱化？
→ 生物基礎生産力の減少？→ 漁業資源の減少？
→ 海洋のCO2吸収能力の減少？

オホーツク海の海流はよくわかっていなかった。
冷戦終結で観測が可能になった。

公海

6オホーツク海日露米共同観測プロジェクト

そのほとんどがロシア領海であるオ
ホーツク海は、長くベールに包まれていた海であった。1990年代以降、冷戦の終結によりオホーツク海内での国際共同観測が可能になり、その海の実態が明らかになってきた。特に、1998−2001年の4年間にわたって行なわれたロシア船クロモフ号による日露米国際共同観測プロジェクト（図1）によって、東樺太海流の実態解明など多くのことが明らかになった。このプロジェクトは、科学技術振興事業
団戦略的基礎研究（CREST）｢オホー
ツク海氷の実態と気候システムにおける役割の解明：代表 北海道大学
低温科学研究所 若土正暁｣によってサポートされた。

図１：ロシア船クロモフ号による観測 日露米共同で行われた、1998年の第1回目の航海観測のクルー
ズレポート表紙。甲板での集合写真。

人工衛星

海氷の漂流

表層ブイ
流速ADCP

ADCP
CT

係留系
CT (TS)
CM

高密度陸棚水フロート切り離し装置

(TS)

7

Trajectories of
surface drifters

June. 1999 - Feb. 20008

樺太東岸沖で展開された係留系アレイの例

東樺太海流 53°N
Mizuta et al.,2003

季節変動
鉛直断面

9

世界の海洋の海底近くの水温分布

海洋のコンベアベルト(Gordon, 2001)

全海水の約７５％は４℃以下。 世界で一番重い冷たい水は南極海で作られ（南極底層水）、全世界の底層に拡がっていく。
＝ 深層循環（2000年の時間スケール）の源

南極底層水の生成域

ポテンシャル水温

塩分10

マイクロ波放射計

沿岸ポリニヤ＝薄氷域
衛星（マイクロ波放射計）から薄氷厚推定
熱収支計算：奪われた熱量＝海氷生産量

昭和基地

ウェッデル海

第４の南極底層水？ 生産量
No. 2
ダンレー岬

衛星による海氷生産量のマッピング
Tamura, Ohshima, Nihashi (2008)

南極底層水の形成域
ロス海
生産量 No. 1

アデリー

11

マイクロ波放射計
合成開口レーダー

氷厚計 漂流速度計

水温塩分計
昇降プロファイラー

時系列データ→海氷形状データ(Fukamachi et al., 2006)

オホーツク海での例(Jacobs and Georgi, 1977)(60E)
南極海(65S)
ダーンレー岬ポリニヤ

oxygen

氷厚計・ADCP・水温塩分計の係留観測

昭和基地

(70S)

南極大陸
(50E)

AVHRR ch4: 2000年9月

第4の南極底層水形成域？
直接海氷生産量を計る（世界初）：ＩＰＹ観測

12

PALSAR(合成開口レーダー)：ケープダンレー沖

係留点

1000m
座礁氷山群

沿岸ポリニヤ＝海氷生産工場13

海氷（流氷）と氷山とは違う！
海氷＝海水が凍ったもの
少し塩っ辛い氷山＝南極などで厚く積もった雪が圧縮されてできた氷(氷河)が海に流れ出たもの
真水が凍ったもので塩っ辛くない(1992-1999)

海氷生産量が減っている？
34.71
34.7

Salinity

塩分

34.69

南極底層水の低塩・低密度化
深層循環が弱まっている？

34.68
34.67
34.66
34.65
34.64
34.63

Aoki et al.,2005
1970

1970

1975

1980

1985
1990
Year

1995

2000

2005

2005

14

中緯度海域における海洋→大気への作用
１．観測事実２．作業仮説海上風と海面水温
海上風と海面水温
Apr.Apr.-Jun. mean

NonakaNonaka andand Xie
Xie (2003)(2003)

Apr.-Jun. mean

暖水上での風速の鉛直プロファイル
暖水上での風速の鉛直プロファイル
InInphase
phaseSST-wind
SST-windrelationshiprelationship

Enhanced
Enhanced

強い鉛直混合verticalverticalmixing
mixingAcceleration
Accelerationofof
海上風の加速surfacesurfacewind
wind

Warm
暖かい水温
Warm SST
SST
暖かい水温

暖水（冷水）上で高（低）風速

冷水上での風速の鉛直プロファイル
冷水上での風速の鉛直プロファイル

InInphase
phaseSST-wind
SST-windrelationshiprelationship

Reduced
Reduced
弱い鉛直混合verticalverticalmixing
mixingDeceleration
Decelerationofof

海上風の減速surfacesurfacewind
wind
Cold
Cold SST
SST
冷たい水温
冷たい水温

15

中緯度海域における海洋→大気への作用を観測から検証する
３．現場観測４．解析

気球センサー

黒潮続流上の観測点

暖水 (冷水)上で風速変化が小さい(大きい)仮説を支持する観測結果

In
InphasephaseSST-wind
SST-windrelationshiprelationship

Enhanced
Enhanced

強い鉛直混合verticalverticalmixing
mixing■冷水 ○暖水

Acceleration of

Acceleration of
海上風の加速surfacesurfacewind
wind
暖かい水温
暖かい水温

Warm
Warm SST
SST

短波海洋レーダによる宗谷暖流の観測−北大低温研・短波波海洋レーダシステムー

ノシャップ岬，宗谷大岬，猿払，雄武，紋別の５局

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ノシャップ岬レーダ局外観送信アンテナ

受信アンテナおよび送受信機器用シェルター

短波海洋レーダの観測原理• 短波帯（周波数: 13.9 MHz, 波長 21.6 m）の電波の海面からの後方散乱（Bragg 散乱）を観測• 観測されるドップラーシフトと水面波の分散関係から計算されるドップラーシフトの差から視線方向の流速を算出• 複数のレーダ局の視線流速の重ね合わせで流速ベクトルを合成

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海洋レーダによる表層流の観測例
２００３年
８月１７日２０時

時間間隔: １時間
空間分解能: 3 km毎時のリアルタイムデータを公開中
http://wwwoc.lowtem.hokudai.ac.jp/hf-radar/index.html

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