南極中層水

南極中層水(AAIW) は、主に南極海の中層深度に見られる、冷たく塩分濃度が比較的低い 水塊です。AAIW は、南極収束帯、またはより一般的には南極極前線帯と呼ばれる海面で形成されます。この収束帯は通常、南緯 50 度から 60 度の間に位置しているため、ほぼすべての AAIW がこの場所で形成されます。

AAIW は、比較的高い塩分濃度を持つほとんどの沈降水塊とは異なり、適度に低い塩分濃度を持つ沈降水塊であるという点でユニークな水塊です。この AAIW に特有の塩分最低値は、南極海の 700 メートルから 1200 メートルの深さで確認できます。AAIW の典型的な温度は 3 ～ 7 °C で、形成当初の塩分濃度は 34.2 ～ 34.4 psu です。南極海の中間深度での垂直混合により、北へ移動するにつれて塩分濃度はゆっくりと上昇します。AAIW の水の典型的な密度は 1026.82 kg/m ³～ 1027.43 kg/m ³です。^[1] AAIW の厚さは、それが形成された場所と最北端の間で大きく異なります。

AAIW の形成は、エクマン輸送プロセスと水塊の発散と収束によって非常に簡単に説明できます。南極上の風は極東風と呼ばれ、東から西に吹く風です。これにより、南極の海岸近くに反時計回りの表面流が形成され、南極沿岸流と呼ばれます。エクマン輸送により、南半球の表面運動の左側に向かって水が押し出されます。したがって、南極のこの西向きの沿岸流は、水を南極に向かって押し出します。^[2]

同時に、南極沿岸流の北には、この地域の強い偏西風によって生み出され、南極の周りを時計回りに流れる南極周極流(ACC) と呼ばれる強い流れがあります。ここでも、エクマン輸送は、この水を表面の動きの左側、つまり南極から遠ざける方向に押し出します。南極の沖合の水が南極に押しやられているため、南極発散域につながります。ここで、北大西洋深層水(NADW)の湧昇が起こります。NADW は冷たく、塩分がかなり高いです。NADW が表面に湧昇すると、その一部は南極に向かって発散し、さらに冷たくなり、南極底層水として再び沈んでいきます。^[2]

NADW の水は湧昇時に南極大陸から分岐する。分岐した水は北方 (赤道方面) に移動し、同時に持続的な降水(場所は極低気圧付近 ~60°S) と融解水の流入により、元の NADW の塩分濃度が低下する。NADW の塩分濃度は大きく変化し、NADW としての固有の特性が基本的にすべて失われているため、北方へと伝播するこの表層水は現在、南極表層水 (AASW) と呼ばれている。また、AASW の北方への移動は大気からいくらかの熱を獲得し、それによって温度がわずかに上昇する。^{[2] [3]}

この水が南緯50度から60度に達すると、南極収束帯に遭遇する。この時点で、南極水よりもはるかに暖かいことで特徴付けられる亜南極水は、南極極前線のすぐ北にあり、南極水は南極極前線のすぐ南にある。この地域は、南極水と亜南極水の間で温度と塩分（特に温度）の両方で急激な勾配があるため、南極収束帯/南極極前線と呼ばれている。また、強い垂直混合領域でもある。^{[2] [4]} この収束帯は、亜南極水が南に流れ、AASWが北に流れるからという理由だけで発生するのではなく、エクマン収束によって発生することに注意することが重要である。

北に向かって移動する南極表層水が南極収束帯に到達すると、北側の亜南極水よりも密度が高く、南側の南極水よりも密度が低いため沈み始める。この水はAAIWと呼ばれる。沈み込むAAIWは、はるかに暖かいが塩分が多い亜南極水（上）と、冷たく塩分がかなり多いNADW（下）の間に挟まれる。^{[5] [6]}

長年、前述のAAIWの形成が唯一の形成プロセスであると考えられてきました。最近の研究では、亜南極モードの水の一部が亜南極前線（極前線帯と亜南極帯を分ける前線領域）を浸透し、AASWではなくAAIWの主な発生源になる可能性があるという証拠がいくつかあることがわかりました。この非常に危険な地域では観測が難しいため、亜南極モードの水混合理論に関する研究はまだ進行中ですが、AAIWの形成にそれが含まれることを示す証拠は数多くあります。^{[7] [8]} AAIW形成の最大の源は南アメリカの南端のちょうど南西にあることに注意することが重要です。

AAIW の興味深い特徴は、それがどれだけ北に広がっているかです。AAIW に関連する塩分極小値は、北緯 20 度までの中層水 (約 1000 メートル) で見られ、北緯 60 度まで微量に見られます。これは、海洋中層水塊の中では群を抜いて最も大きく広がっている中層水です。他の中層水塊 ( AIWなど) に出会うまで北上し続けます。^[9] AAIW の動きは、主にその方向に向けられたエクマン体積輸送により、主に北向きです。AAIW が最初に形成されると、ACC は陸地の境界なしに南極大陸の周りを時計回りに流れるため、AAIW をすべての海洋盆地に輸送することができます。

• AAIWのプロセス研究
• WHOI での Polar Discovery
• 海洋物理学および関連分野の用語集 南極中層水（AAIW）