北大西洋深海

北大西洋深層水（NADW ）は、北大西洋で形成された深層水塊です。世界の海洋の熱塩循環（正確には子午線循環）には、南半球から北大西洋への暖かい表層水の流れが含まれます。北に流れる水は、蒸発や他の水塊との混合によって変化し、塩分濃度が高くなります。この水は北大西洋に到達すると、温度の低下と塩分濃度の上昇により密度が増加するため、対流によって冷却され沈降します。NADW はこの厚い深層からの流出で、高塩分、高酸素含有量、栄養塩の最小値、高¹⁴ C/ ¹² C、^[1]およびクロロフルオロカーボン（CFC）によって検出できます。^[2]

CFCは大気とのガス交換により海洋表面に流入する人為的物質である。この独特な組成により、CFCが周極深層水（CDW）と混ざり合う経路をたどることができ、CDWはインド洋の深層と南太平洋の一部を満たしている。NADWとその形成は、熱帯大西洋から中高緯度大西洋に大量の水、熱、塩分、炭素、栄養素、その他の物質を輸送する大西洋南北循環（AMOC）にとって不可欠である。^[3]

世界の海洋の熱塩循環のベルトコンベアモデルでは、NADWの沈下により北大西洋の海水が北に引っ張られるとされている。しかし、これはNADWの形成とメキシコ湾流/北大西洋の海水の強さとの実際の関係を単純化しすぎていることはほぼ間違いない。^[4]

NADW は水温 2～4 °C、塩分濃度 34.9～35.0 psuで、水深 1500～4000 メートルにあります。

NADWは、グリーンランド・アイスランド・スコットランド海嶺を横切る濃密な水の深層対流と溢れによって形成された複数の水塊の複合体である。^[5]

上層は冬季の深海対流によって形成される。ラブラドル海で形成されるラブラドル海水（LSW）は、密度の高い水が下方に沈むため、深さ2000メートルに達することがある。古典的ラブラドル海水（CLSW）の生成は、前年のラブラドル海の水のプレコンディショニングと北大西洋振動（NAO）の強さに依存している。^[5]

NAO が正の位相にある間は、強い冬の嵐が発生する条件が整います。これらの嵐は表層水を淡水化し、その風がサイクロンの流れを強め、より密度の高い水が沈降できるようにします。その結果、温度、塩分、密度は毎年変化します。これらの条件が整わない年もあり、CLSW は形成されません。CLSW の特徴的な潜水温度は 3 °C、塩分は 34.88 psu、密度は 34.66 です。^[5]

LSW のもう 1 つの構成要素は、ラブラドル海水上部 (ULSW) です。ULSW は CLSW よりも低い密度で形成され、亜熱帯北大西洋の 1200 ～ 1500 m で CFC が最大になります。冷たく塩分濃度の低い ULSW の渦は、より暖かく塩分濃度の高い水と密度が似ており、DWBC に沿って流れますが、高い CFC 濃度を維持します。ULSW の渦は、このより暖かく塩分濃度の高い水と横方向に混ざり合うため、急速に浸食されます。^[5]

NADWの下層水塊は、グリーンランド・アイスランド・スコットランド海嶺の氾濫によって形成されます。これらはアイスランド・スコットランド氾濫水（ISOW）とデンマーク海峡氾濫水（DSOW）です。氾濫水は、濃い北極海の水（18％）、変化した大西洋の水（32％）、北欧の海からの中層水（20％）の組み合わせであり、グリーンランド・アイスランド・スコットランド海嶺を流れる際に他の水塊（30％）と混ざり合います。^[7]

これら2つの海域の形成には、暖かく塩分を多く含み北に流れる表層水が、グリーンランド・アイスランド・スコットランド海嶺の背後にある冷たく密度の高い深層水に変化することが関わっている。北大西洋からの水の流れはノルウェー海流を通って北極海に入り、ノルウェー海流はフラム海峡とバレンツ海支流に分かれる。^[8]フラム海峡からの水は再循環し、DSOWの密度に達して沈み、デンマーク海峡に向かって流れる。バレンツ海に流れ込む水はISOWに流れ込む。

ISOWは、アイスランド・スコットランド海嶺を越えてフェローバンク海峡の深さ850メートルから東大西洋に入り、一部の水はより浅いアイスランド・フェロー海嶺を越えて流れています。ISOWはCFC濃度が低く、これらの濃度からISOWが海嶺の背後に45年間留まっていると推定されています。^{[5]水が海峡の底を南に流れると、北大西洋東部の周囲の水を巻き込み、}チャーリー・ギブス断裂帯を通って西北大西洋に流れ、LSWを巻き込みます。この水はDSOWよりも密度が低く、イルミンガー盆地をサイクロンのように流れる際にDSOWより上にあります。

DSOWは、NADWの中で最も冷たく、密度が高く、淡水の水塊である。尾根の背後で形成されたDSOWは、深さ600メートルでデンマーク海峡を流れる。DSOWに寄与する最も重要な水塊は北極中層水（AIW）である。^[9]冬の冷却と対流により、AIWは沈下し、デンマーク海峡の背後に溜まる。上部AIWは大気にさらされているため、人為的トレーサーの量が多い。AIWのトリチウムとCFCシグネチャは、グリーンランド大陸斜面の基部にあるDSOWで観測されている。これはまた、南に450km流れるDSOWが2年以上古くないことを示している。^{[5] DSOWとISOWはどちらも、深層境界流でイルミンガー海盆とラブラドル海の周りを流れている。2.5} Svでグリーンランド海を離れ、その流れはグリーンランドの南で10 Svに増加する。冷たく比較的淡水で、大西洋岸深部海盆の 3,500 メートル以下を流れ、大西洋の深海盆の内側に広がっています。

深海境界海流（DWBC）に沿ったNADWの南方への拡散は、その高い酸素含有量、高いCFC、および密度によって追跡することができます。^[10]

ULSW は上層 NADW の主な発生源です。ULSW はラブラドル海から小さな渦で南下し、DWBC に混ざります。ULSW に関連する CFC の最大値は、DWBC の 24°N 沿いの 1500 m で観測されています。^[10]上層 ULSW の一部はメキシコ湾流に再循環しますが、一部は DWBC に残ります。亜熱帯での CFC の高濃度は、亜熱帯での再循環を示しています。^[5]

DWBC に残る ULSW は、赤道方向に移動するにつれて薄まります。1980 年代後半から 1990 年代前半にかけてラブラドル海で発生した深層対流により、下方混合によって CFC 濃度の低い CLSW が発生しました。対流により、CFC は 2000 メートル下まで浸透しました。これらの極小値は追跡可能で、1990 年代前半に亜熱帯で初めて観測されました。^[5]

ISOWとDSOWはイルミンガー盆地の周りを流れ、DSOWはDWBCに流入します。これらはNADWの2つの下部です。亜熱帯の3500メートルでDSOWがNADWに寄与することで、別のCFC最大値が見られます。^[10] NADWの一部は北の環流とともに循環します。環流の南では、NADWはメキシコ湾流の下を流れ、亜熱帯の別の環流に到達するまでDWBCに沿って進みます。

グリーンランド海とノルウェー海に起源を持つ北大西洋下部深層水（LNADW）は、高濃度の塩分、酸素、フレオンを大西洋中央海嶺（MAR）の赤道断裂帯であるロマンシュ海溝に運びます。約3,600〜4,000メートル（11,800〜13,100フィート）の深さで発見されたLNADWは、南極底層水の上を海溝を通って東に流れます。海溝は、MARでこれら2つの水塊の盆地間交換が可能な唯一の開口部です。^[11]

北大西洋深層水の形成は、過去のある時期（ヤンガードリアス期やハインリッヒ現象の期間など）に劇的に減少したと考えられており、これはメキシコ湾流と北大西洋の漂流の強さの減少と相関関係があり、その結果、北西ヨーロッパの気候が寒冷化した可能性があると考えられています。

地球温暖化により、再びこのようなことが起こるのではないかと懸念されている。最終氷期極大期には、北大西洋中層水が、より浅い深さを占める北大西洋氷河中層水と呼ばれる類似の水塊に置き換わったという仮説もある。^[12]

• エクマン輸送
• イルミンガー電流
• サルガッソー海
• 大西洋南北循環

• Dickson, RR; Brown, Juan (1994). 「北大西洋深層水の生成: 発生源、速度、経路」(PDF) . Journal of Geophysical Research: Oceans . 99 (C6): 12, 319–12, 341. Bibcode :1994JGR....9912319D. doi :10.1029/94JC00530. 2015年7月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2015年7月11日閲覧。

• 海洋物理学および関連分野の用語集 北大西洋深層水 (NADW)