環オホーツク海研究の進展
大 島はじめに

慶 一 郎 （北海道大学低温科学研究所）棚域を含めた，オホーツク海ほぼ全域における本格的な海洋観測が行われた．プロジェクトは，海洋物理学，大気物理学，オホーツク海は，北半球の海氷の南限であること（図 1），地球化学，古海洋学など，多分野からなる研究者組織で構成

そのために気候変動や温暖化に敏感であること，また高海氷され，国内から北海道大学を中心とする関係機関，米国から生産により北太平洋で一番重い水が作られ，北太平洋規模のワシントン大学海洋学部，スクリップス海洋研究所，ロシア鉛直循環・物質循環を作っていること，などから非常に重要から極東水文気象研究所（クロモフ号所有機関）の研究者・な海であることが認識されつつある．また最近の研究からは，技術者の参加により実施された．CREST からの資金のバック陸（アムール流域）からの物質輸送が海の涵養にとって極めアップとロシアでのオホーツク海のオープン化のタイミングて重要であることも示唆され，環オホーツク海という視点でが絶妙に合ったことと，日露米間での協力が非常にうまくいの研究の重要性が指摘されている．冷戦終了後は，オホーツったことで，今までできなかった様々な観測が可能となった．

ク海のみならず，その周辺域のカムチャッカ氷河域やアムール川流域でも国際共同観測が行なわれ，重要な研究成果が２．東樺太海流のベールを剥ぐ次々と得られつつある．
オホーツク海においては，海洋研究の基本となる海の循環

１．冷戦から国際共同観測へ

さえ，日本・ロシアの古い文献（Watanabe,1963; Moroshkin,1966）などによるスケマティックな抽象以上のことはよくわ

そのほとんどがロシア領海であるオホーツク海は，長くベかっていなかった．それらによると，オホーツク海には大きールに包まれていた海であった．1990 年代以降，冷戦の終結な反時計回りの循環があり，最も顕著な流れはその循環の西によりオホーツク海内での国際共同観測が可能になり，その側・樺太沖沿いにできる強い南下流(東樺太海流)ということ海の実態が徐々に明らかになってきた．特に，1998−2001になっている．｢東樺太海流｣という名前は，教科書の海流マ年の 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ップや地図帳に記されている場合もあれば，ない場合もある．

日露米国際共同観測プロジェクトは，オホーツク海研究の記されているものは，もとをただせば日本やロシアの古い文

breakthrough の役割を果たし，東樺太海流や高密度水生成献に基づいたものであろうが，これらは十分な実測に基づいの実態解明など多くのことが明らかになった．このプロジェたものではなく，船のドリフトや水塊・海氷の動きなどからクトは，科学技術振興事業団戦略的基礎研究（CREST）｢代表類推したものである．この海流の流量・構造やその季節変化

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といった定量的なことは，ほとんどわかっていなかった．

た．研究プロジェクトの目的は、データ空白域であったオホ

CREST プロジェクトでは，東樺太海流を明らかにすること

ーツク海の実態把握と，同海における大気―海洋―海氷シスを最重点課題の一つとした．一つの海流をその存在の可否もテムを明らかにすることである．そのために，ロシアの協力含めて明らかにしていく観測は，教科書等にある世界の海流を得て，今まで進入することさえ不可能であった北西部大陸マップの空白域を埋める作業とも言える．流れを測る観測と図1

全球での 2 月の海氷分布と平均気温．

海氷分布の気候値（1979-2002 年の平均値）を白で，表面平均気温の気候値を等値線で示す．二橋創平氏作成．

- 1 -しては，表層ブイや中層フロートを海中に漂流させて測る手法と，固定された点で流速計を長期連続係留して測る手法の2 種類の方法を組み合わせて行われた．これらの観測で，東樺太海流が存在をはじめて実測から明確にされ，その構造や季節変動も明らかにされた．
図 2 は，ブイの結果などに基づいて，オホーツク海の循環を模式的に示したものである（Ohshima, et al., 2002）．東樺太海流は、大きな反時計回り循環の西岸境界流の成分（沖合い分枝：Ohshima, et al., 2004）と，沿岸に沿って北西陸棚から北海道沖まで達する成分（沿岸分枝）の二つの分枝

図3からなっていることがわかった．図 3 は，流速計を長期係留

単位は 10６ｍ3 s-1 (＝1 Sv).東樺太海流は北緯 53 度に沿して得られた観測結果（Mizuta et al., 2003）を基に，東って横切る長期係留測流の結果 (Mizuta et al., 2003)

樺太海流の流量の季節変化を，日本海の主海流である対馬暖に基づく.対馬暖流は対馬海峡でのフェリーによる超音流と比較して示したものである．東樺太海流の年平均の流量

波流速プロファイラーの結果(Takikawa et al., 2005)

は黒潮の流量の 2−3 割，日本海の対馬暖流の流量の約 3 倍に基づく.

東樺太海流と対馬暖流の流量の季節変化.に相当し，縁海の流れとしてはかなり大きなものである．また東樺太海流は，流量・流速が冬季に最大で夏季に最小とな

３．北太平洋で一番重い水ができる海る大きな季節変動をすることも特徴の一つである．
東樺太海流は，海氷やそれに伴う負の熱や淡水，（後述する）オホーツク海の北海道沿岸には毎冬海氷が到来するが，こ北で沈み込んだ重い水を南へ運ぶ(Fukamachi et al., 2004)のような緯度で本格的な海氷が見られるのはここだけである．

ので，気候形成や物質循環にも重要な役割を果たすと考えら

図１には，地球全体での 2 月の海氷分布の平均値を白で示しれる．また社会的には，サハリン油田で油流出が起こった場ている．オホーツク海は本格的な海氷域としては北半球の南合など汚染物質を北 海道 沖 へ運ん でし ま う海流 でもあり限であることがわかる．では，なぜオホーツク海が海氷域の(Ohshima and Simizu, 2008)，その意味でも重要である．さ南限となるのか？

らには，この海流が海氷や海獣を運び，かつての文化圏形成している．北半球の寒極（最も寒い地域）がオホーツク海の(菊池, 2003)に大きな役割を果たしていた可能性もある．

風上にあることがわかる．秋季から冬季，この寒極からの厳図１には，2 月の平均気温を等値線で示

しい寒気がオホーツク海上に季節風として吹き込んでくることが，海氷域の南限となっている一番の要因なのである．
海氷ができる時には，塩分の一部しか氷に残らないので，冷たくて重い高塩分水が吐き出されることになる．オホーツ
ク海は，大量に海氷が作られるため，北太平洋で（表面で作られる海水としては）一番重い水が生成されることになる．
この重い水はオホーツク海中層に潜り込んで，さらには北太平洋中層（200−800m）全域に拡がっていき，北太平洋規模の鉛直循環（上下方向の循環）を作っていることがわかってきた．オホーツク海は大気と接した水が北太平洋では唯一海洋中層(水深 200−800m 位)まで運ばれる海域とも言える．
このようなオホーツク海の重要性がわかってきたのは，1990 年代以降の研究によるが，オホーツク海内においても，どこで多量の海氷ができるのか，また本当に重い水が作られているのか、といったことも明らかになってきた．衛星による海氷データと大気データから求めた海氷生産量の分布によると（図 4: Ohshima et al., 2003），最も海氷生産量が大きいのは北西部沿岸域であることがわかる．この海域は，厳しい寒気に加え沖向きの風が卓越するため，生成された海氷が吹き流され薄氷域が維持され，多量に熱が奪われ，大量の海氷が生成される．このような海域は，沿岸ポリニヤ（coastalpolynya：polynya はロシア語が語源）と呼ばれ，言わば海氷
図2オホーツク海の表層循環の模式図.の生産工場になっている．プロジェクトでは，この海域で中表層漂流ブイの結果などに基づいたもの. Ohshima et層にまで達しうる重い水が生成されていることを直接観測すal. (2002)を加筆.

ることにも成功している(Shcherbina et al., 2003)．また，

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図 5

オホーツク海を起源とする中層（鉛直）循環と鉄分の循環，その温暖化による影響．
年と 2007 年には，鉄観測に特化したクロモフ号による日露共同航海観測も行なわれ，またアムール川流域での観測も日
図4オホーツク海での年間の海氷生産量分布．

露共同で行なわれている．このような研究には，陸と海そし海氷の厚さ(cm)に換算して示す．人工衛星のマイクロ波放て大気という圏を結ぶような，また物理・化学・生物・水産射計による海氷データと熱収支計算から見積もったもの．という分野を超えた学際的な研究が不可欠である．そのようOhshima et al.(2003) より．

な方向をめざして，2004 年には北大低温科学研究所に環オホーツク観測研究センターも設立されている．

沿岸ポリニヤのような開水面域・薄氷域では厚い海氷域に比べ圧倒的に大きい熱フラックスがあるということも，航空機

５．地球温暖化で変わるオホーツク海からの乱流フラックスの直接観測から確かめられた（Inoueet al., 2006）．

オホーツク海の海氷面積は，人工衛星により正確な観測がオホーツク海の海氷は多くこのような沿岸ポリニヤで生可能になってから約 30 年経つが，この間で約 20％減少して成されて拡っていく．しばしば，「オホーツク海の流氷（海氷）いる（図 6 の青線）．100 年以上にわたる網走での目視海氷観は，アムール川の水が凍ったもの．それが漂流して北海道沖測や約 30 年にわたる北大の紋別流氷研究施設での流氷レーまで到来する」という言い方をされるが，これは間違いであダー観測でも，北海道沿岸の海氷量は明らかな減少が見られる．アムール川の水が凍った分の氷はオホーツク全体の氷かている（青田他, 1993）．オホーツク海の海氷の拡がりは，らするとごくほんのわずかでしかない．

寒極であるその風上での地上気温（図 6 の赤線）とよく対応（相関）していることもわかってきた．この気温は 50 年で４．アムール・オホーツクプロジェクト−中層鉄仮説・巨大魚付林−

約 2.0℃も上昇しており（地球全体の平均気温は過去 50 年で0.65℃の上昇），オホーツクの風上域は温暖化の影響が強く出る場所であることがわかる．この気温と海氷面積の高い相関

ロシアとの共同観測では，もう一つ重要な発見があった．
海氷生成により重い水が中層に潜り込む際に，同時に多量のも含めて推定すると，海氷面積の減少傾向は 50−100 年スケールで生じていたことが推定される．

鉄分も送り込まれて いる こ とが偶 然発 見 された のである

国際共同観測などによって取得された最新の海のデータと(Nakatsuka et al., 2004)．鉄分が海の生物生産量を決めて過去のデータを合わせた解析からは，オホーツク海ではこのいる、という最近有力視されている説も含めて考えると，オ50 年海氷の生成量が減ったことで冷たい重い水の潜り込みホーツク海中層からの鉄分が北太平洋西部域にも供給されも減少していることがわかってきた(Nakanowatari et al.,（Nishioka, et al., 2007），そこでの高い生物生産を支えて2007)．さらに，オホーツク海での水の潜り込みの減少は北いるという考え（中層鉄仮説）が提案されている（図 5）．

太平洋の鉛直（上下方向の）循環までも弱めていることが示

さらに，この鉄分は元々は陸面よりアムール川を介して海唆されている．

へ供給されていると考えられ，まさに陸が海を涵養している

海水の鉛直循環が弱まると様々な影響が出てくる．特に注「巨大魚付林（うおつきりん）」という概念をもってアムール目されるのが鉄の循環である．すなわち，オホーツク海の海オホーツクシステムを理解することが提唱されている．この氷生産が弱まると北太平洋まで含めて鉄分の供給が弱まり，ような仮説を明らかにするため，総合地球環境学研究所と北ついには海の生物生産量まで減少させるというシナリオも可

大低温科学研究所が共同で，アムール・オホーツクプロジェ

能性としてはありうることになる（図５）．もしそうなると，クト（代表：白岩孝行）を 2005 年より開始している．2006

漁獲量の減少や二酸化炭素の吸収の減少も招くかもしれない．

- 3 -Mizuta, G., Fukamachi, Y., Ohshima, K. I. and Wakatsuchi, M.
2003: Structure and seasonal variability of the East Sakhalin
Current, Journal of Physical Oceanography, 33, 2430-2445.
Moroshkin, K. V. 1966: Water masses of the Sea of Okhotsk, JointPub. Res. Serv., 43942, 98 pp., U.S. Dept. of Commerce,Washington, D.C.
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Nakatsuka, T., Toda, M., Kawamura, K. and Wakatsuchi, M. 2004:
図 6 オホーツク海の海氷面積とその風上での地上気温のDissolved and particulate organic carbon in the Sea of年々変動．

Okhotsk, Transport from continental shelf to ocean interior, J.

衛星観測によるオホーツク海全域の 2 月の海氷面積偏差

Geophys. Res., 109, C09S14, doi:10.1029/2003JC001909.

(1979-2005 年)を青線で，風上域(50°−65°N, 110°−140°E)

Nishioka, J., Ono, T., Saito, H., Nakatsuka, T., Takeda, S.,

における秋・冬(10−3 月)の地上気温偏差(1950-2005 年)

Yoshimura, T., Suzuki, K., Kuma, K., Nakabayashi, S.,を赤線で示す．黒破線は気温偏差の線形トレンド成分．

Tsumune D., Mitsudera, H., Johnson, W. K. and Tsuda, A.

海氷面積偏差の軸は右端に示しており，符号は上下逆．

2007: Iron supply to the western subarctic Pacific: importanceNakanowatari et al. (2007) より．

of iron export from the Sea of Okhotsk, Journal ofGeophysical

このように，オホーツク海の研究は，オホーツク海にとどまらず，北太平洋も含むもっと大きなスケールの変動や更にはResearch,

112,

C10012,

doi:10.1029/2006JC004055.
Ohshima, K. I., Wakatsuchi M., Fukamachi, Y. and Mizuta, G..

人間活動にも関わってきている．

2002: Near-surface circulation and tidal currents of the

一方，これらの研究で示された、オホーツク海及び北太平Okhotsk Sea observed with the satellite-tracked drifters,

洋の鉛直循環は温暖化の影響を受けやすい、という事実は，Journal

過去や長期の気候変動を考える上でも重要な視点である．カ

doi:10.1029/2001JC001005.

ofGeophysicalResearch,

107,

3195,

ムチャッカ氷河には，過去の気候変動のシグナルが隠されてOhshima, K. I., Watanabe T. and Nihashi, S. 2003: Surface heat

いる．また，氷河には，鉄分のもう一つの経路である大気か

budget of the Sea of Okhotsk during 1987-2001 and the role ofらの鉄分供給の情報も含まれている．環オホーツク観測研究

sea ice on it, Journal of the Meteorological Society of Japan,

センターでは，カムチャッカ氷河でのコア掘削と解析ととも

81, 653-677.に大気エアロゾルのモニタ−観測も重点研究として行なわれOhshima, K. I., Simizu, D., Itoh, M., Mizuta, G., Fukamachi, Y.,ている．

Riser, S. C. and Wakatsuchi, M. 2004: Sverdrup balance andthe cyclonic gyre in the Sea of Okhotsk, Journal of Physical

文 献Oceanography, 34, 513-525.

青田昌秋・石川正雄・ 村井克詞・ 平田稔雄，1993：オホー

Ohshima, K. I., Simizu, D. 2008: Particle tracking experiments on

ツク海・北海道沿海の海氷密接度の長期変動,海の研究,

a model of the Okhotsk Sea: toward oil spill simulation.
Journal of Oceanography, 64, 103-114.

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菊池俊彦，2003：考古学から見た環オホーツク海交易，2002

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