スバールバルフィヨルドの海洋環境に氷河由来の淡水流出が与える影響
Impact of glacier-derived freshwater discharge on the marine environment ofSvalbard fjord
所属機関：スバールバル大学
代表研究者氏名：大橋 良彦
研究期間：2022 年 11 月 1 日～2023 年 5 月 31 日
滞在研究機関： Department of Arctic Geophysics, The University Centre in Svalbard
P.O. Box 156, N-9171, Longyearbyen, Norway
共同研究者等： Assoc. Prof. Ragnheid Skogseth, Prof. Frank Nilsen, Prof. Eva Falck

Glacial meltwater discharge into the Arctic fjords has increased in recent years, impacting water circulation andbiological productivity. To understand the impact of glacial-derived freshwater (subglacial discharge and submarinemeltwater) discharge on the marine environment, we analyzed hydrographic data in Tempelfjorden, Svalbard, measuredby The University Centre in Svalbard in the summers of 2014–2017. The numerical experiments were performed with a
non-hydrostatic ocean model. The observed subglacial discharge fraction at the subsurface (5–10 m depth) was higher in2016 and 2017 (> 2%) than in 2014 and 2015, likely due to greater subglacial discharge amount. The numericalexperiments showed that the great amount of subglacial discharge increased the subglacial discharge concentration at
the subsurface in the fjord. In addition, stronger surface stratification in 2016 and 2017 prohibits the upwelling of
subglacial discharge to the fjord surface. The observed submarine meltwater fraction at the subsurface in 2017 was thehighest (~1%) during 2014–2017, also confirmed by the numerical experiments. The highest submarine fraction in 2017
can be attributed to the warm fjord in the subsurface in 2017. The subglacial discharge amount and the fjord waterstructure would be important factors controlling the vertical distribution of glacial meltwater.

研究目的循環・生物生産などの理解）への応用・発展も期待

近年、北極域で海洋に流れ出す氷河の質量減少にできる。従って、淡水流出は、氷河の質量減少に伴伴って、周縁海洋への淡水流出量が増加している 。

う海洋環境変動を理解する上で非常に重要な過程で氷河融解に伴って生じる淡水として、次に示す 2 種あり、その過程の把握の重要性が近年より一層高ま類が挙げられる。I. 氷河の表面融解によって生じ、っている。しかしながら、氷山や海氷の存在による氷河底面から流出する融解水（氷河流出水）、II. 海観測の困難さからデータが不足しており、北極域の洋の熱によって引き起こされた氷河末端での水中融

フィヨルドにおける氷河由来の淡水分布やその分布解で生じる融解水（水中融解水）である 。これらのの変動要因は詳細には明らかになっていない。滞在

氷河由来の淡水流出によってフィヨルド内部では、先であるスバールバル大学では、氷河融解の影響が海水・懸濁物質・栄養塩が鉛直・水平的に輸送され現れる北極域スバールバルフィヨルドにおいて、海る（e.g., refs. 3–5）。以上のことから、氷河由来の淡洋観測を実施しており（e.g., ref. 6）、そのデータは氷水流出は海水の循環や海洋生態系に大きな影響を与河由来の淡水流出の把握においても有用である。

12える。また、前述したように、氷河由来の淡水流出

そこで本研究では、スバールバルフィヨルドの海はフィヨルド内で起こる様々な事象に影響している

洋環境に氷河由来の淡水流出が与える影響を定量的ことから、氷河由来の淡水分布の把握を起点としたに評価することを目的とする。滞在先の貴重な海洋物理・化学・生物の分野横断研究（海水循環・物質観測データを使用することで、氷河由来の淡水（氷河流出水・水中融解水）の分布とその変動の実態をび 10 に基づきモデルに組み込まれており、水中融解詳細に明らかにする。

水トレーサーとしてその挙動を追跡した。まず、2017年の観測を初期成層、氷河流出水量を 50 m3 s-1 とし研究経過た実験（CTRL）を実施した（Table 1）。この実験かスバールバル諸島のテンペルフィヨルドを研究対らフィヨルドの初期成層を変化させた 3 ケースと氷象として、2014–2017 年の夏季に取得された海洋観

河流出水量を変化させた 3 ケースの実験を行った測データを解析した。フィヨルド下層（30 m 以深）（Table 1）。各実験の積分期間は 20 日とした。

では、2014 年において高温・高塩分な大西洋水が見

Table 1. List of model runs. Run name, initialられた。その他の年では、2014 年に比べて低温・低stratifications, and values of inflow velocity and flux of

塩分であり、大西洋水が見られなかった。次に、フsubglacial discharge.

ィヨルド上層（20 m 以浅）を対象として海水に占める氷河流出水・水中融解水の割合を定量化した。
2016・2017 年における亜表層（水深~5–10 m）の氷河流出水の割合は 2014・2015 年と比べて高かった（>2%）。亜表層の水中融解水の割合は 2017 年において解析期間の中で最も高い値を示した（~1%）
。
解析した観測データを基に、氷河流出水・水中融解水の挙動に関する数値モデル実験も実施した。非静力学海洋モデル 7 を使用し実験を行った。モデル実施した全てのケースにおいて、氷河流出水トレ領域は南北 11 km 、東西 6 km、鉛直 100 m とし（Fig.

ーサーは、氷河末端に沿ってフィヨルド表層付近ま1a）、格子幅は水平 20 m、鉛直 2 m に設定した。海で湧昇し、その後沖向きに広がった。また、このよ底地形はテンペルフィヨルドの音響測深データを使うな氷河流出水の沖向きの広がりによって、その流用した（Figs. 1a and b）8。氷河流出水は領域北端にれを補償する氷河末端向きの流れが水深 20 m 以深ある流出口（幅 40 m × 高さ 4 m; 面積 160 m2）からに生じた。この補償流の流向はテンペルフィヨルドモデル領域内に流出させ、トレーサーを導入しそのの海底付近の係留観測から得られたもの 6 と整合的挙動を追跡した。氷河の水中融解過程は Refs. 9 およであった。
氷河流出水トレーサー濃度の鉛直分布は初期成層によって異なっていた（Fig. 2a）。初期成層が 2014・2015 年の 2 ケース（ST14 と ST15）では、フィヨルド表層（水深~0–6 m）においてその下層と比べて氷河流出水トレーサーが高濃度であった。一方で、初期成層が 2016・2017 年の 2 ケース（ST16 と CTRL）
では、フィヨルド表層から亜表層にかけて氷河流出水トレーサー濃度が増加しており、亜表層で最も高濃度となっていた（> 4%）。 また、氷河流出水量を変化させた実験においては、氷河流出水トレーサー濃度は亜表層で最も高濃度という同様の傾向を示した（Fig. 2b）。しかしながら、氷河流出水量が大きいほど亜表層の濃度は高い値を示した。

Fig. 1. (a) Bottom topography in the model domain.

水中融解水トレーサー濃度は、氷河流出水トレー

Red region shows the location of subglacial conduit.

サ ー 濃度 と 比べ て 顕著 に低 い 値を 示 した （最 大(b) Fjord depth along the subglacial conduit from~0.1%; Fig. 3）。その鉛直分布に着目すると、ST14 でnorth to south. Dark and light gray shows land mask

はフィヨルド表面（水深~0–2 m）で、その他の初期

and glacier mask, respectively.

成層を変化させた実験では、亜表層で最も高濃度であった（Fig. 3a）。ST14 のフィヨルド表面と CTRLに加えて、フィヨルドの成層構造も影響している可の亜表層は濃度が同程度に高かった（~0.08%）。氷能性がある。数値実験においても、ST16 と CTRL の河流出水量を変化させた実験においては、水中融解

氷河流出水トレーサーはフィヨルド表面と比較して水トレーサー濃度は氷河流出水量が小さいほど高い亜表層において高濃度であった（Fig. 2a）。2016・2017

値を示し（Fig. 3b）、亜表層より下層（水深~20 m）

年のフィヨルド表面の強い成層が氷河流出水の湧昇においても高い値が見られた（~0.1%）。

を妨げたと考えられる。2017 年の亜表層における顕著な水中融解水の広がりは、初期成層を変化させた実験においても得られた（Fig. 3a）。これは 2017 年の亜表層で見られた高水温層に起因している可能性がある。本研究では、氷河流出水量およびフィヨルドの成層構造が氷河融解によって生じる淡水分布を決定づける重要な要因であることを示唆している。
参考文献
1.

The Intergovernmental Panel on Climate Change
Special Report on the Ocean and Cryosphere in a

Fig. 2. The averaged vertical profile of concentration

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Kannaetal.,

JournalofGeophysicalResearch-Biogeosciences, 123, 1666–1682, 2018.

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Fig. 3. Same as Fig. 2 but for submarine meltwater

9.

HollandandJenkins,

JournalofPhysical

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tracer.

10. Losch, Journal of Geophysical Research, 113,
C08043, 2008.
考察
観測データ解析で得られた海水に占める氷河流出

研究の発表

水・水中融解水の割合の年ごとの違いが生じる要因

ポスター発表を考察する。2016・2017 年の亜表層における高い氷

1.

Year-to-year variation of summer glacial meltwater

河流出水の割合は、氷河流出水量が大きいことに起

distribution in Tempelfjorden, Svalbard, Ohashi, Y.,

因している可能性がある。数値モデル実験において

R. Skogseth, F. Nilsen, and Y. Matsumura, Svalbard

も氷河流出水量が大きいほど亜表層の氷河流出水ト

Science Conference 2023, 31 October–1 November

レーサーは高濃度であった（Fig. 2b）。氷河流出水量

2023, Oslo, Norway（要旨投稿済、発表予定）