Frazil ice formation in coastal polynyas and its impact on material cycle

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海氷域内の薄氷・疎氷域である沿岸ポリニヤにおいて、海中で生じる過程の解明が本研究の目的である。既存の係留観測による音響散乱強度データの解析より、過冷却の発生に伴う海中でのフラジルアイス（新生氷）生成や、強い流れと対流の発生に伴う海底堆積物の巻き上げ・上方輸送が検知された。これらは現場観測からの報告が著しく制限されている現象である。海氷による物質の取り込み、輸送、および海氷融解に伴う物質の放出の一連の過程によって極域海洋の物質循環が駆動される。本研究は、フラジルアイスが堆積物粒子と接触し、それを捕獲することで海氷内に堆積物を取り込む過程を、現場観測より初めて直接的に示唆した。上記の係留データの解析に加え、沿岸ポリニヤにおいて海中で生じる過程の詳細を解明するために、北極海バロー沖と南極ケープダンレー沖の海域にて係留系を設置した。これらは系の構成や測器の観測設定等を新たに構築したものである。前者の北極海観測はアラスカ大学との共同で、後者は第５９次日本南極地域観測隊（ＪＡＲＥ５９）の観測行動の一環として行われたもので、両方とも自身が参加・実施している。係留系は２０２０年に回収が予定されている。現場海氷観測（海氷サンプリング）も実施した。これは海氷中の含有粒子の粒径分布の分析と、薄片解析による海氷構造の分析を比較し、海氷による堆積物の取り込み過程や、それに寄与する堆積物の大きさや量の解明を目的としている。北極海バロー周辺の定着氷域ではアラスカ大学等の米機関と共同で観測を実施し、堆積物層を含む海氷コアの採取に成功した。南極ではＪＡＲＥ５９において、新生氷を中心とした海氷や海底堆積物を採取した。オホーツク海沿岸域においても海氷採取を行った。これらの観測や既存の観測から、様々な成長段階の海氷が得られている。今後は化学や生物の研究者との共同で分析を行う予定である。