深層循環の駆動とベルトコンベヤーモデル
主題大綱
-
-
なぜ大西洋表層が高塩分化して、太平洋で低塩分化するのか。
亜熱帯と亜寒帯の塩分範囲を覚えましょう。
-
水温、塩分、酸素、栄養塩などの表層から深層までの分布図を閲覧（データもダウンロード可）閲覧したいパラメタを選択して、解像度（1 or 1/4 degree）と水深を選びます。
-
気象庁の「気候と海洋の知識」サイトは充実しています。こちらでも学んでください。
-
深層循環（熱塩循環）
１）流体である海の水は、表面に軽い水が浮かんでいて、深い方に重い水が沈んでいます。表面の水が、冷やされると、高密度化します。北大西洋の高緯度域の表層の水は高塩分です。その高塩分の水が表面で冷やされて高密度化すると、その密度の水深まで沈んでゆきます。
高密度化するのが連続的に起こることがあります。すると、深い方への沈み込みが連続することになります。このように水が押し流されるようにして深層水が形成され海洋大循環がはじまります。海水の密度は、水温と塩分で決まります。つまり、海水への熱の移動と、塩分変化で海洋循環が駆動されるので、これを熱塩循環ともいいます。
北大西洋高緯度域で沈み込んだ深層水は南下して、赤道を超え、南大洋にまで到達すます。
南下してきた大西洋深層水は、南極大陸周辺をグルグル回っている、南極深層還流と合流します（次図参照）。南極でも冬場は表層の水が相当冷やされていて、表層から深層までよく混ざっています。さらに、南極海では冬に海の水が凍り、氷ができます。海水が氷るときには、淡水の部分だけが結晶化する。含まれていた塩類は結晶の中には入ることができず、氷の外に排出されます。この、氷から排出された、冷たく超高塩分の水は重たいので、南極海の底まで、ストンと落ちてゆく。周囲にある、北大西洋からやってきた水と混ざりながら、海の底に落ちるのです。これが南極底層水です。南極底層水は、全ての海の底を這うように北上してゆきます。
下の図は、太平洋における底層水の流れ（気象庁ホームページの海洋の総合診断表より引用）です。底層水は、 海底地形に沿って大河のようにウネウネ流れると考えられます。
南極底層水は大西洋、インド洋、太平洋の底に沿って北上します。下の図は、太平洋の水温の鉛直断面図で、横軸が緯度、縦軸が水深を表します。南極付近から0.6℃以下の水が海底面に沿って北上しています。海底面と接する底層水は、地球内部からの熱をもらって、少しずつ温度が上がっています。北太平洋に至ると、温度は1.2℃ほどになります。この水を、北太平洋深層水と呼びます。この北太平洋深層水は反転して南下するそうです。
北太平洋深層水は南下しながら、中層と水をやり取りしながら、ジワジワと表層にもたらされると考えられています。その表層の水は速やかに大西洋へ戻るのです。
-
ベルトコンベヤーモデル
深層水が次々と押し流されてゆく様子をコンベヤーベルトに見立て、このような海洋大循環を表したコンベヤーベルトモデルが提唱されました。
海洋コンベヤーベルト（大気への熱放出域が深層水形成域に等しい）（気象庁HP：http://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/db/mar_env/knowledge/deep/deep）
-
塩分の鉛直分布
北大西洋（亜寒帯、北極域）から北太平洋亜寒帯における、塩分の鉛直分布を示します。
- 北大西洋では高塩分の表層水が、亜熱帯→亜寒帯→北極域へ運ばれる。
- その途中（②→①）で表層水は若干低塩化する（図中の矢印A）。
- 北大西洋の北極域へ運ばれた高塩分の表層水（①）は、冬季に急速に冷却されて高密度化し、深層へ運ばれる（図中の矢印B）。
- 北大西洋深層水は、大西洋を南下する途中で若干低塩化する（35‰→34.7‰）。
- 南大洋（南極海）や太平洋（③）の深層水の塩分は一様になる（34.7‰）。
- 太平洋表層は低塩分なので表層から中層にかけて顕著な塩分躍層が現れる（③）。
上図のような、各大洋における塩分分布を頭に入れておきましょう。
-