海洋混合層の年・経年変動の実態とそのメカニズムについての研究

昨年度までの本研究から、冬季混合層が浅くなる現象は1ヶ月平均では海面冷却を伴い、従来の冬季海洋表層混合層の変動に関する従来の考えを覆す結果が得られていた。また鉛直1次元モデルを作成し、日平均の海面熱フラックスと風速データを用いると、冬季混合層浅化現象のうち、高温化を伴う混合層浅化は定量的にほぼ説明可能である事が示されて来た。その一方で、低温化を伴う混合層の浅化は1次元モデルではほとんど説明不可能であった。これら結果を受け、本年度はまず、今まで使用して来たデータよりも時空間的に高精度な現場観測データ2種を用いて、冬季混合層変動の実態に迫った。その結果、やはり1ヶ月平均では海面冷却を受けながらも、混合層が浅くなる現象がどちらのデータでも確認出来た。さらに、冬季の混合層は、2週間程度の短期的な変動を伴いながら、平均的には浅くなって行く実態が明らかとなった。この現場観測データを初期値とし、鉛直1次元モデルと日平均外力を用いて浅化の原因を調査したところ、やはり冬季後半の高温化を伴う混合層の浅化は鉛直1次元過程で説明可能である事がわかり、昨年度までの結果を裏付ける事が出来た。またやはり、低温化を伴う混合層の浅化は鉛直1次元過程では説明不可能である事が示され、水平的な効果の重要性が示唆された。さらに、高解像度な海洋大循環モデルの結果を解析し、水平的な効果を検討した。その結果、冬季混合層浅化海域には、傾圧流(海洋表層では東向き、その直下では西向きの流れ場)が存在し、この傾圧流に伴う渦刻が西方伝播している事が分かった。渦列の西方伝播に伴い、混合層直下の密度面が上下に変動するため、結果として混合層深度も上下する(浅化深化を繰り返す)。このメカニズムは、月平均では海面が冷却されている事実を踏まえると、低温化を伴う冬季混合層の浅化を説明出来る可能性が示唆された。

昨年度までの本研究から、冬季混合層が浅くなる現象は1ヶ月平均では海面冷却を伴い、従来の冬季海洋表層混合層の変動に関する従来の考えを覆す結果が得られていた。また鉛直1次元モデルを作成し、日平均の海面熱フラックスと風速データを用いると、冬季混合層浅化現象のうち、高温化を伴う混合層浅化は定量的にほぼ説明可能である事が示されて来た。その一方で、低温化を伴う混合層の浅化は1次元モデルではほとんど説明不可能であった。これら結果を受け、本年度はまず、今まで使用して来たデータよりも時空間的に高精度な現場観測データ2種を用いて、冬季混合層変動の実態に迫った。その結果、やはり1ヶ月平均では海面冷却を受けながらも、混合層が浅くなる現象がどちらのデータでも確認出来た。さらに、冬季の混合層は、2週間程度の短期的な変動を伴いながら、平均的には浅くなって行く実態が明らかとなった。この現場観測データを初期値とし、鉛直1次元モデルと日平均外力を用いて浅化の原因を調査したところ、やはり冬季後半の高温化を伴う混合層の浅化は鉛直1次元過程で説明可能である事がわかり、昨年度までの結果を裏付ける事が出来た。またやはり、低温化を伴う混合層の浅化は鉛直1次元過程では説明不可能である事が示され、水平的な効果の重要性が示唆された。さらに、高解像度な海洋大循環モデルの結果を解析し、水平的な効果を検討した。その結果、冬季混合層浅化海域には、傾圧流(海洋表層では東向き、その直下では西向きの流れ場)が存在し、この傾圧流に伴う渦刻が西方伝播している事が分かった。渦列の西方伝播に伴い、混合層直下の密度面が上下に変動するため、結果として混合層深度も上下する(浅化深化を繰り返す)。このメカニズムは、月平均では海面が冷却されている事実を踏まえると、低温化を伴う冬季混合層の浅化を説明出来る可能性が示唆された。