南極の底水

南極底水（AABW ）は、南極を取り囲む南極海の水塊の一種で、水温は-0.8～2℃（35℉）、絶対塩分濃度は34.6～35.0 g/kgです。^[1]海洋で最も密度の高い水塊であるAABWは、そのレベルで南極海とつながっているすべての海洋盆地の4000メートル以下の深さの範囲を占めていることがわかっています。^{[2] AABWは、}熱塩循環を通じて世界の海洋の大規模な動きの下部支流を形成しています。

AABW は南極の海岸線に沿った沿岸ポリニヤの表面近くに形成され、 ^[3]冬季の海氷形成率が高いため、塩水が排除されて表層水が高密度化します。^[4]水塊は表面近くに形成されるため、大気との大量の熱とガスの交換を担っています。^[5] AABW は他の海洋深層水に比べて酸素含有量が高いですが、時間の経過とともに減少します。この水は大陸の縁の周りの 4 つの異なる領域に沈み、AABW を形成します。このプロセスにより、深海の換気、つまり深海換気が起こります。^[6]

南極底層水は、ウェッデル海、ロス海、アデリー海岸沖、ダーンリー岬付近で、ポリニヤや棚氷の下で表層水が冷却されて形成される。^[7]南極底層水の形成を可能にする重要な要因は、南極大陸から吹く冷たい表層風である。^[8]この表層風は海氷を海岸から移流させてポリニヤを形成し、冬季には水面が冷たい大気に開放されるため、さらに海氷の形成を促す。南極沿岸ポリニヤは、1シーズンで南極海の海氷全体の10%を形成し、^[9]約2,000 km ³の海氷に達する。^{[10]表層水は海氷の}形成により塩分を多く含み、冬季に冷たい大気にさらされることで冷却され、水塊の密度が増加する。密度が増加これは外洋で最も密度の高い水であり、南半球のほとんどの地域で他の底層水や中層水の下に存在しています。ウェッデル海底水は、南極の底層水の中で最も密度の高い成分です。

AABW の形成の主な水源は、周極深層水(CDW; 塩分 > 35 g/kg、潜熱温度 > 0 ^o C) として知られる沖合の暖かい水塊です。^[11]これらの暖かい水塊は沿岸ポリニヤによって冷却され、より密度の高い AABW を形成します。^[12] AABW を形成する沿岸ポリニヤは、侵入する暖かい CDW 水塊が棚氷の底に近づくのを防ぎ、^[13]海洋温暖化による底部融解の促進から棚氷を保護する役割を果たします。アムンゼン海などの地域では、沿岸ポリニヤの活動が減少し、密度の高い水の形成が妨げられており、^[14]隣接する棚氷が後退し始めており、崩壊の危機に瀕している可能性があります。^[15]

南極の底水生産は完新世（過去1万年）を通じて定常状態ではなかったことを示す証拠がある。^{[16]つまり、底水生産地点は、}ポリニヤの存在条件が変化するにつれて、南極の縁に沿って10年から100年のタイムスケールで移動する。たとえば、 2010年2月12日から13日に発生したメルツ氷河の崩壊は、底水生産の環境を劇的に変え、アデリーランドの地域での輸出量を最大23％減少させた。^[17]マック・ロバートソン棚^[18]とアデリーランド^[19]で収集された、底流が強かった時期を示す交差層 堆積物の層を含む堆積物コアからの証拠は、これらの地域が過去数千年にわたって重要な底水生産地点として「オン」と「オフ」を切り替えてきたことを示唆している。

南大西洋のリオグランデ海膨にある深い谷であるヴェマ海峡は、南緯31°18′ 西経39°24′ / 南緯31.3° 西経39.4° / -31.3; -39.4に位置し、南極底層水とウェッデル海底層水が北へ移動する重要な導管となっている。^[20]赤道に到達すると、北へ流れる南極底層の約3分の1が、主に西経35°の赤道海峡の南半分を通ってギアナ海盆に流れ込む。残りの部分は再循環し、その一部はロマンシュ断層帯を通って東大西洋に流れ込む。^[21]

西経40度以西のギアナ海盆では、傾斜した地形と強い東向きの深層境界流により、南極底水が西に流れることができず、セアラ海嶺の東斜面で北に向きを変える必要がある。セアラ海嶺の北、西経44度では、南極底水は海盆内部を西に流れる。南極底水の大部分は、ベマ断裂帯を通って東大西洋に流れ込む。^[21]

インド洋では、クロゼ・ケルゲレン海峡により南極底水が赤道に向かって移動する。この北方への移動は2.5  Svに及ぶ。南極底水がクロゼ・ケルゲレン海峡に到達するには23年かかる。^[22] アフリカ南部では、南極底水はアガラス海盆を北上し、アガラス海峡を東に進み、アガラス高原の南端を越えてモザンビーク海盆に流れ込む。^[23]

気候変動とそれに伴う南半球の氷床の融解により、AABWの形成は鈍化しており、この減速は今後も続く可能性が高い。AABWの形成は2050年には完全に停止する可能性がある。^[24]この停止は海洋循環と地球規模の気象パターンに劇的な影響を及ぼすだろう。^[要出典]

暖かい周極深層の水の侵入増加と棚氷基底部の融解の促進は、高密度の棚水の形成に影響を与える可能性がある。^[25]表層水が深層水になるためには、非常に冷たく塩分を多く含まなければならない。深層水の形成の多くは塩水排除によるもので、堆積した水は非常に塩分を多く含み、冷たく、非常に高密度になっている。2000年代初頭から始まった氷の融解の増加により、2011年から2015年の間に底層水中の水がより淡水化した期間が生まれた。^{[26]これは}西南極付近の南極底層水、主にウェッデル海地域で顕著である。^[26]

南極深海底水（AABW）の淡水化は、過去数年間^{（いつ？）}氷の融解量の減少とともに是正されてきたが、将来的に氷がさらに融解する可能性は依然として脅威である。^[26]氷の融解が極端に増加する可能性があると、深海水の形成能力に深刻な影響を与える可能性がある。これは上記の減速を引き起こすが、さらなる温暖化も引き起こす可能性がある。より淡水で暖かい水による成層化の増加は、底部および深層の循環を減らし、南極周辺の温水の流れを増やす。^[25]持続的に暖かい表層水は、氷の融解、成層化のレベルを高め、南極深海底水（AABW）の循環と形成を減速させるだけである。さらに、塩水排出物を生成して南極深海底水（AABW）に堆積する冷たい水が存在しなければ、南極周辺に底部水が形成されなくなる可能性がある。^[25] AABWは底層水の形成と深海循環に大きな役割を果たしており、深海に酸素を沈着させ、主要な炭素吸収源となっているため、南極大陸以上に大きな影響を与えることになる。これらのつながりがなければ、深海は劇的に変化し、深海のコミュニティ全体が崩壊する可能性がある。^[25]

しかし、いくつかの研究では、ウェッデル海のWSBWの形成は主に風による海氷の変化によって引き起こされており、海氷の形成の増加が氷床の融解を補い過ぎているため、南極の氷河の融解がWSBWに与える影響は最小限に抑えられていると示唆しています。^[27]

• 海洋物理用語集
• スティール、ジョン H.、スティーブ A. ソープ、カール K. トゥレキアン編、海洋流: 海洋科学百科事典の派生、アカデミック プレス、第 1 版、2010 年ISBN 978-0-08-096486-7 
• Seabrooke, James M.; Hufford, Gary L.; Elder, Robert B. (1971). 「ウェッデル海における南極底水の形成」。Journal of Geophysical Research . 76 (9): 2164–2178. Bibcode :1971JGR....76.2164S. doi :10.1029/jc076i009p02164.
• Fahrbach, E.; Rohardt, G.; Scheele, N.; Schroder, M.; Strass, V.; Wisotzki, A. (1995). 「ウェッデル海北西部の深層水と底層水の形成と流出」。海洋研究ジャーナル。53 (4): 515–538。doi : 10.1357 /0022240953213089。