Effects of double-diffusive interleaving on Antarctic Bottom Water flow

双扩散交错对南极底层水流的影响

基本信息

批准号：
21K20375
负责人：
伊地知敬
金额：
$ 2万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-08-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20375/
关键词：
南極底層水二重拡散対流貫入現象

项目摘要

南極海では、近年の地球温暖化の影響が顕在化している。それに伴って、深層海洋大循環の大動脈である、南極大陸沿岸から世界大洋の底層に広がった南極底層水にも変化がもたらされつつある。しかしながら、南極沿岸で形成された底層水が外洋域へどのように広がっていくのか、未解明のまま残されている。本研究では、南極沿岸と外洋の移行域で観測される二重拡散対流を伴う貫入現象に着目し、それが底層水の遷移過程に果たす役割を明らかにすることを目指している。本年度は、昨年度に引き続き、南極沖合深層の熱塩フロントで観測された貫入層の特性の既存理論との整合性を検証し、貫入層の形成メカニズムを解明する糸口を探った。これまで様々な海域で観測された貫入層の厚さは、無限に広い一様な熱塩フロントを仮定して得られるToole-Georgiスケールでよく説明されてきた。その一方で、本研究で対象としている南極沖合で観測された貫入層のO(100) mもの厚さは、Toole-Georgiスケールより１オーダー以上も厚く、むしろ室内実験で見られるような狭いフロントで特徴的なRuddick-Turnerスケールで非常によく説明されることが分かった。このことは当該海域で観測された貫入が、海洋中では報告例が数少ないフロント幅の有限性が重要な貫入であることを示唆している。しかしながら、既存理論ではフロント幅の有限性を考慮していても、水温・塩分の水平勾配が互いに打ち消し合って密度の水平勾配がない熱塩順圧フロントを仮定していて、観測で見られるようなフロントの傾圧性の影響を評価できていない。現在、既存の二重拡散対流に起因する貫入の線形理論を有限幅の傾圧フロントへ拡張することを試みている。

在南大洋，全球变暖的影响近年来变得越来越明显。随之而来的是，作为深海环流大动脉的南极底层水也正在发生变化，从南极洲沿岸蔓延至世界大洋底部。然而，目前尚不清楚南极海岸形成的底层水如何扩散到公海。本研究重点关注在南极海岸与公海过渡带观测到的伴随双扩散对流的入侵现象，旨在阐明其在底层水过渡过程中所起的作用。今年，继去年的基础上，我们验证了南极近海温盐锋观测到的侵入层特征与现有理论的一致性，并为阐明侵入层的形成机制寻找线索。到目前为止，在各个海洋区域观测到的侵入层厚度已经可以通过图尔-乔治尺度得到很好的解释，该尺度是通过假设无限宽的均匀温盐锋面而获得的。另一方面，本研究的对象南极洲海岸观测到的侵入层厚度为 O(100) 米，比图尔-乔治尺度厚一个数量级以上，并且与实验室实验中观察到的狭窄前沿非常相似，并且可以通过特征拉迪克-特纳尺度很好地解释。这表明在该区域观察到的入侵是一种其有限前沿宽度很重要的入侵，因为在海洋中报道的案例很少。然而，尽管现有理论考虑了锋面的有限宽度，但它假设的是温盐正压锋面，其中水温和盐度的水平梯度相互抵消，并且不存在密度的水平梯度，但事实并非如此。正如观察中所见，锋斜压的影响无法评估。目前，我们正在尝试将现有的由双扩散对流引起的入侵线性理论扩展到有限宽度的斜压锋。