３． 海氷生成と南極底層水
南極底層水は全海水の30－40％を占める
海水の性質から２つの深層水の割合を同定
ポテンシャル水温
塩分
渦位
溶存酸素
硝酸リン
シリカ

CO2
Johnson(2008)

3大底層水生成域に加え東南極にも底層水の生成域があるのでは？

Weddell?

Amery

底層水生成域
Ross
Adelie底層のフロン(CFC-11)濃度(Orsi et al., 1999)

Slide provided by S. Rintoul• Jacobs and Georgi(1977)• Middleton and Humphries(1989)• Mantisi et al. (1991)• Golovin et al. (2011)

熱損失

沿岸ポリニヤ → 海氷生産工場

Heat loss
vs.
Ice thickness

海氷厚
海氷がたくさんできるほど、塩分が排出され、重い水ができる

マイクロ波放射計による薄氷厚アルゴリズム→ 熱収支計算による熱損失 ＝ 海氷生産量

昭和基地
生産量No. 2

ウェッデル海
ケープダンレー未知の南極底層水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Cape Darnley
Amery

Oxygen nearsea bottom

WOCE Atlas

S4

DODarnley圧倒的に塩分が高い

Cape Darnley

Amery Ice Shelf

アザラシデータによる海の底層での塩分
Collaborated with Drs. Williams, Roquet, Field, Hindellケープダンレー沖：日本のIPYの集中観測海域

高酸素水

低温水
南極底層水

酸素

水温

係留系で捉えた，南極底層水の流出 (峡谷での1年間の時系列)

青が海底より約20m，赤が海底より約225m

海氷生産量
・冷たい重い水の到来に同期して降下流
・流れは底近くほど強い・全底層水の約10%がここから潜り込むM3

Potem. temp. 水温降下流太線: 海底から20m, 細線: 海底から224m
シェード線： 降下流が0.3 m/s 以上

約4日周期で0.4m/s程度の降下流: 冷たい重い水と同期→ 傾圧不安定？ 地形性ﾛｽﾋﾞｰ波？
底層水生成の際の特徴： 地球流体力学の興味深いテーマ

near bottom (26m)away bottom (224m)

500・AABW layer thickness
170m (June) → 420m(Oct) : average 300m
Downslope Current width: 20km
・Newly formed AABW transport: 0.52(Sv)Salt flux fromthe polynya
S0ρ0SF

42SW
CDW

58DSWSbρbDSW(58) + CDW(42) = AABW
From the mooring and salt budget
・DSW ventilation; 0.3 – 0.7 Sv:
6-13% of circumpolar total・AABW production: 0.7-1.5 Sv:
13-30% of AABW in Weddell Sea

Mooring data inside the Cape Darnley Polynya
53 m from bottom

Ice Profiling Sonar

Estimated sea-iceproduction

深町さん作成ENVISAT ASAR imagery(August 7, 2008)

 Steady salinity increaseduring fall and winter Brine rejection associatedwith sea-ice production

10C2C35 m/yr

Fast
icem/yr C1A2
A1

Fast
ice
13> 15 m/yr

大きな海氷生産量はなぜ？

なぜ巨大なポリニヤができるか？

西向きの南極沿岸流
新生氷からなるストリーク構造100km
卓越する沖出し風

座礁氷山舌

合成開口レーダ

氷山舌によるフィルター効果

ケープダンレー沖で南極底層水が形成される模式図
Ohshima et al. (2013)

Cape Darnley
Bottom Water
南極大陸から張り出す氷山舌の下流に，多量に海氷が生産される海域（沿岸ポリニヤ）が作られる。
この高海氷生産によって重い水が作られ，その重い水が海の峡谷に沿って沈み込み，周りの水と混合しながら南極底層水となって，南極海さらには全世界の海洋深層に拡がっていく。

Microstructure
observations

Turbulent energy
dissipation rate εA geostrophically balanced
density current is the primaryenergy source for the turbulent
mixing in the BBL

Hirano et al. (2015)

海底コアによる底層水形成の 遍歴
千年スケールでのケープダンレー底層水形成の変動

BurtonBasin
Holocene ice dynamics& bottom water formation
associated with Cape Darnley polynya
activity recorded in Burton Basin,
East Antarctica.
by Borchers et al. 2015 Marine Geophys.Res.

第4の南極底層水生成域
全南極の約10%
No. 2
Cape Darnley

二橋さん

定着氷下流にさらなる底層水の生成域？

底層水生成域
定着氷と海氷生産量のマッピング
by AMSR-E (6.25 km)
No. 6Vincennes
Kitade et al.,2104

No. 1
No. 5

Nihashi & Ohshima (2015, JC)

No. 3 Mertz

海氷生産量の全球マッピング(by AMSR)

Nihashi &Ohshima,(2015)

Iwamoto, Ohshima,& Tamura (2014)

南極海
海氷の動き発散（外向）ポリニヤ活動 大
高海氷生産→底層水生成

19

ポリニヤでの年間海氷生産量（海氷厚さに換算 m/年）

南極海

北極海

オホーツク海20

南極底層水の形成域と輸送経路ケープダンレー

ウェッデル海ウェッデル海ケルゲレン海台？
？

プレIPYとIPYでの日本の貢献
・南極底層水の形成←海氷生産の把握
・南極底層水の輸送
・南極底層水の変質と原因？

Orsi et al. (1999) を加筆

プレIPY観測(2003-2005): ケルゲレン海台東斜面での北上流と水温
青：北上流 赤：南下流

日豪の測器を結集した係留系アレイ

Fukamachi et al.,2010
175 km 底層強化：世界最強の深層流

 南極底層水の厚さは1500 m

ケルゲレン海台での南極底層水の北上流量
30 Sv

 LADCP SADCPとCTD観測を合わせた流量の見積り

Donohue et al.
(1999) in 94/12-95/1

12 Sv
Fukamachi et al.,
2010

0 Sv
03/F

2 - years

05/J2年間の平均流量は12.3 Sv  ウェッデルより大、大西洋の循環量に匹敵但し、再循環の部分の評価は今後の課題
変動が極めて大→スナップショット（過去研究）の見積もりではダメ季節変動は不明瞭, 季節内変動が顕著