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1 日本南方海域における 亜熱帯モード水の年々変動 2007 年 2 月 2 日 ( 金 ) 3aog1207 濱本拓真 気象庁 HP より

2 はじめに 亜熱帯モード水とは? (Subtropical Mode Water, 以降 STMW) 亜熱帯循環西部 ( 黒潮続流域 ) において冬季の季節風が生み出す強い鉛直混合によって形成される水系 (water type) で 北太平洋の西部亜熱帯域に広く分布している 水塊が持つ最大の特徴は thermostad や pycnostad と言われる海水特性の鉛直一様性である 水温とポテンシャル密度の鉛直分布図

3 Masuzawa (1969) 過去の研究と目的 なぜ STMW( 水系 ) に注目するの? 亜熱帯モード水と名付ける 海面を通した大気 - 海洋相互作用や 長期間のテ ータを用いた137 o E 線上のSTMWの南西方向の流れによって運ばれている 海洋内部の流れ等の変動が関係している Suga and Hanawa (1995 a,b) 黒潮流路の変動は亜熱帯モード水の循環に大きな目的影響を与える 秋元 (2005) STMW の解析方法を修正し の謎を解き明かす 137 o E 線の定線観測によるデータを用いて 黒潮流 AOU路の変動に注目した夏期の亜熱帯モード水の増加率は0.6 ml/l/yr 程度水系と大規模スケールな STMW 海洋 大気の変動との関わりを明らかにする の経年変動を解析 は形成時の大気 海洋の状態を記憶したまま移流する 気候変動を解明するにあたっても 非常に重要 STMWと大規模な大気 海洋の変動との関係を解析 (Hanawa and Kamada 2001) Suga et al. (1989) 経年変動は解析されていない! Suga and Hanawa (1995c) Hanawa and Kamada (2001) これらに注目した多くの研究がなされている

4 使用したデータと STMW の定義 気象庁が行っている東経 137 o E 線上での定線観測のデータ 船舶 : 凌風丸 啓風丸時期 : 冬季 1 月夏季 7 月範囲 : だいたい南緯 1 o から北緯 34 o まで 1 o 間隔 本研究で使用したのは 1972 年から 2005 年の夏期に観測された 10 o N から 34 o N までの各層採水 (Hydrographic) データ 1 秋間法で 10 m 間隔に補間 2AOU とポテンシャル渦度の計算 AOU (ml/l) = 酸素飽和量 - 溶存酸素量 (Apparent Oxygen Utilization; 見かけの酸素消費量 ) STMW が形成されてからの時間経過を示す指標となる ポテンシャル渦度 (m -1 s -1 ) = (Potential Vorticity) f σ ρ Z PV の極小は STMW の鉛直一様性を示す指標となる

5 コア抽出の条件 1 水温 15.0 ~19.8 図の赤線の範囲 ( 前は ) を満たすのは 15.0 ~19.0 ) 2ポテンシャル渦度 < m -1 s -1 この条件でコアを抽出 各年の各測点におけるSTMWの水温 塩分 ポテンシャル密度図 1. 層厚の条件を設定せずになどを鉛直平均し 緯度ごとに中核値を算出 条件を満たす最小の深度と最大の深度の差を層厚とし との関係層厚とポテンシャル密度の散布図を作成 以上の条件で抽出し直し 同様の方法で緯度ごとに中核値を算出 その値を年ごとに平均したものを その年の STMW の中核値とした STMW の密度範囲 (24.7σ θ から 25.6σ θ, 70 m 以上 STMW の条件にプラス AOUを基準に形成からの経過時間で STMW STMWを区別を抽出した場合の 1 年以内層厚とポテンシャル密度 ;AOU 0.7ml (Suga et al.1989) 1 年以上 ;AOU>0.7ml (Suga and Hanawa 1990) Color: Temperature 灰色の部分 : PV m -1 s -1 AOU 0.7 ml/l STMW

6 結果 1 夏季 STMW の各中核値の経年変動を見るため 時系列を作成 年代 Core 1970 年代中頃 年頃 1980 年代中頃 年代前半 1990 年代中頃 年 水温 上昇 定常 上昇 塩分 上昇 定常 1996 年最大 低下 STMW の中核水温 ( 上 ) 中核塩分 ( 下 ) 三角 ; 層厚 <70m( 参考値 ) ピンク域 ; 黒潮大蛇行期 黒潮大蛇行の有無によって 水温塩分共に特徴的な変動は見せていない が しかし 両者共に 興味深い経年変動今後 それぞれの変動要因を明らかにすることが重要

7 結果 2 秋元 STMW (2005) の変動は 黒潮流路の変動の影響を受けていることは過去 AOUが低いSTMWの中核水温と中核塩分の相関関係を両者の相関解析の結果から見いだしている の研究結果からも明らか よって黒潮大蛇行期と非大蛇行期を区別せずに評価するのは各年の各観測点におけるAOU 0.7のSTMWの中核水温及び解析上問題があるのでは? 中核塩分の値を用い 以上のことを調査した それぞれの期間を区別して同様の解析を行った 夏季 STMWの中核水温と STMW(AOU 0.7) の中核水温中核塩分との関係と中核塩分の比較 両者の相関関係 AOU 黒潮大蛇行期において高い相低低い ( 相関係数 0.25) 関が見られる AOU 高高い ( 相関係数 0.84) 黒潮大蛇行期には日本の東方で形成されたSTMWの AOU STMW が高いの真下に存在する STMWは 移流が減少することを考え水温躍層と混ざり 両者の亜表層での滞留時間が長い分 ると 相関は高くなったと考える 混合を通じた変質を受け 海水特性は均一化する 次のスライドへ

8 結果 2 の模式図 N 型 A 型 形成域 複雑単純 STMW 形成域 140 o E-180 o E 28 o N-35 o N Hanawa and Kamada(2001) 背景 ; 気象庁 Home Page より

9 結果 2 の模式図 N 型 A 型 形成域 複雑単純 STMW 形成域 140 o E-180 o E 28 o N-35 o N Hanawa and Kamada(2001) 背景 ; 気象庁 Home Page より

10 まとめ課題 黒潮流路の変動は 137 o E 線上におけるSTMWの分布 STMW ( 今回示していないの中核水温と中核塩分はそれぞれ ) 海水特性に大きな影響を与えていることが明らかとなった 興味深い経年変動を示しており 今後その変動要因を明らかにすることが課題 特に中核水温と中核塩分の関係は黒潮流路の変形成時 ( 冬季 ) の大気 海洋の状態や黒潮動の影響を大きく受けていることが明らかとなった 再循環システムの変動など 総括的に議論これは黒潮大蛇行期にする必要があり STMWの移流が顕著に減少し 多様性が軽減されたことが原因であると推測できる

11 スプライン補間と秋間法の違い (n 次 ) スプライン補間 2 点間を n 次式で補間 (3 次が多い ) 各点で (n-1) 次導関数まで連続各区間が独立な関数ではない 誤差が累積! デメリット ; 極端な極値をつくる データ間隔が影響 秋間法 周囲 5 点を使って 各点での傾きを与える ( 端 ; 外挿 ) データ間隔に依らない! 2 点間を 3 次式 一階微分まで連続な関数で補間 各区間で独立 誤差の累積が解消! メリット ; 極端な極値をつくらない データ間が滑らか

12 スプライン補間と秋間法の比較 ( 鉛直分布を使って ) 100mから300mの間 スプライン補間不自然な極値をつくり 詳しくは変動が大きい Akima, H., 1970 秋間法 A new method of interpolation and smooth curve fitting 鉛直に一様な様子を based on local procedures. J. ACM, 17, 表している 塩分の採水データをそれほど大きな違いでは両者の補間法で補間ないが より良い補間法をした時の比較使う方が解析の精度は上がる! 赤 ; スプライン青 ; 秋間法

13 付図 o E 線上の STMW の面積 付図 3 STMW(AOU 0.7) の緯度別出現率 付図 o E 線上の STMW の中核塩分と面積との関係

ような塩の組成はほとんど変化しない 年平均した降水量 (CMAP データを用いて作成 ) 2.2 海水の密度海水の密度は水温だけでなく 塩分にも依存する 一般に塩分が多いほど密度は高くなる 真水と海水について 温度変化に伴う密度の変化を計算すると以下のようになる 真水は 4 付近で密度が最大になるが

ような塩の組成はほとんど変化しない 年平均した降水量 (CMAP データを用いて作成 ) 2.2 海水の密度海水の密度は水温だけでなく 塩分にも依存する 一般に塩分が多いほど密度は高くなる 真水と海水について 温度変化に伴う密度の変化を計算すると以下のようになる 真水は 4 付近で密度が最大になるが 2 水温と塩分の鉛直構造 海面付近の海水は太陽放射によって暖められ また 風や波によってよく混合されている このため 水温が高く 上下の温度差が小さい 一方で 深海の水は一般に低温であることが多い 実は 海洋の鉛直構造を考えるときには水温だけでなく塩分の変動にも注目する 海水の密度は水温だけでなく 塩分によっても変化するからである 塩分は 降水や蒸発などの影響で変動する そこで 海水の水温と塩分に着目して海洋の鉛直構造を論じる

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