ロス・ジャイア

ロス環流は、南極周辺の南極海に存在する3つの環流のうちの1つで、他の2つはウェッデル環流とバレニー環流である。ロス環流はロス海の北に位置し、時計回りに回転する。この環流は、南極周極流と南極大陸棚の相互作用によって形成される。ロス環流は、北は南極周極流の極前線、南は南極斜流、西はバレニー環流、東はアムンゼン海の海面高度（SSH）の半年ごとの変化によって変化する境界に囲まれている。^{[1] [2]ロス環流の循環は20 ± 5}スベルドラップ（Sv）と推定されており^[3]、この地域の熱交換に大きな役割を果たしている。^[4]

循環内の 塩分濃度、^[5]、栄養素、^[6]、炭素^{[6]のパターンは、季節的な氷の覆いと淡水の流入に関連しています。}

ナンキョクアイナメ[ ^7]、 [シャチ]、^[8] アデリーペンギン^[9] 、 [10]ナンキョクオキアミ^[10] イシモチ[10] 、^[11] ハシボソウミガラス^[11]、その他多くの海鳥^[11]は、ロス環流域で一生の一部を過ごします。

気候変動予測では、環流の循環が強化され、棚氷の融解が増加し^[12]、深層水の形成が遅くなることが予想されています。^[13]

ロス環流は、ロス海の北にある時計回りに回転する水塊です。この環流は、北は南極周極海流 (ACC) の極前線と太平洋南極海嶺の水深によって、南は南極斜流 (ASC) と南極大陸棚によって区切られています。^[1]環流は東経 160 度から西経 140 度の間に位置し^[14]、東の境界は太平洋南極海嶺の東延長線と関連しています。^{[2]ロス環流の西側は、}バレニー断裂帯に関連するバレニー環流という別の環流​​によって区切られています。^[15]ロス環流の北東境界は、環流の北側の海面高度（SSH）が東側でアムンゼン海低気圧（ASL）の深まりに伴って低下するため、半年ごとに拡大したり縮小したりしている。^[16]環流の面積は5月と11月に最大となり、冬から夏にかけて最小となる。^{[16]環流の中心は、100/500mまたは1500/3000mの}立体異常高度図に応じて、西経164度、南緯68度と西経150度、南緯63度の間にある。^[2]

ロス環流の物理的形成プロセスは未だ不明瞭で研究が難しいが、現在の理論では、風力と帯状運動量保存が渦度勾配^[17]と海底摩擦力^[18]によってバランスが取られて形成されたとされている。偏西風が東に流れる ACC を作り出し、この形成を促す海底地形によってバランスが取られている。^[2]東の境界は、ACC が太平洋南極海嶺を横切る場所、ウジンツェフ断層帯と密接に関連しており、渦度を保存するために南に偏向している。^[2]棚の近くでは、環流は南極斜流の西向きの流れに沿って西向きに循環している。 ロス環流は地衡流が妨げられることなく形成されるため、西部の陸地での地衡流のブロック^{[19] が}南極大洋環流の形成に起因するとする他の理論は異論がある。^{[20]しかし、モデリングシミュレーションでは、亜極環流循環を強化し、その地域の}成層を形成する上で北方海嶺システムの重要性が強調されている。^[21]

ロス環流は、南極大陸の極域の水塊と熱の交換において重要な役割を果たしており、ACC を南極棚につないでいる。^[22]環流の東の境界は不明瞭で、比較的暖かい周極深層水(CDW) を巻き込んで大陸棚やベリングスハウゼン海、アムンゼン海に運ばれ、海氷の融解速度や棚氷の面積に影響を与える可能性がある。^{[4]太平洋南極海嶺の隙間を通る} 渦形成が、南極周極流とロス環流の間のこの輸送を促進しているという仮説がある。^{[21]環流の西側の肢は、ロス海を起源とする冷たい融解水と新たに形成された}南極底層水(AABW)の北方への移動を媒介する。^[4]冷たい表層水と暖かい中層水の存在は、ロス環流内に二重の拡散階段を形成している。この特徴により、垂直方向の熱交換が制限され、環流の中心に氷が発達する。^[23]ロス環流の循環は20±5スベルドラップの氷を輸出していると推定されている。^[3]

ロス環流の深さ500メートルにおける表層水密度は、夏と冬に、ロス環流の東に位置するアムンゼン海で測定された表層水密度よりも高くなります。これは、ロス環流の表面の塩分濃度がアムンゼン海よりも高いためです。^[6]これらの塩分濃度の原因としては、ロス環流よりも沿岸棚からアムンゼン海に流れ込む融解水が多くなることが挙げられます。^[6] 氷棚の融解と淡水の追加により、環流の塩分濃度は過去40年間で減少していると記録されています。 ^[5]塩分濃度の変化は、環流の表面に18 mmの淡水を追加した場合と同じです。^[5]ロス環流の南部では、記録された塩分濃度の変化が最も大きくなります。^[5]ロス環流はかなり遠隔地にあるため、この地域の生物地球化学のサンプル採取は比較的不十分です。最近では、温度、塩分、栄養素などのさまざまな生物地球化学センサーを備えた自律漂流プロファイリングプラットフォームであるアルゴフロートが、サンプル採取の労力を増やすために使用されています。 ^[24]ロス環流に配備されたアルゴフロートは、-1.0〜2.5°C±1°Cの温度、33.8〜34.6±0.2PSUの塩分、26〜32±1μmolkg ⁻¹の硝酸塩濃度も測定しました。^[24]

ロス環流で測定される栄養素と炭素の濃度は、季節的な一次生産や氷の融解などのプロセスにより、季節によって異なります。 ^[6]南半球の夏と南半球の冬には、環流で測定される二酸化炭素分圧（pCO₂）、硝酸塩（NO⁻₃）、リン酸（PO₄³⁻） 、総二酸化炭素（ TCO₂）、全アルカリ度（TALK）、ケイ酸塩（SiO ₃ ^2-）の濃度が変わります。^[6]南半球の夏（12月から2月）には、pCO₂の濃度は330～510μatm、NO⁻₃は24～31.5μmol kg ⁻¹、PO₄³⁻は1.6～2.3μmol kg ⁻¹、TCO₂は2150～2250μmol kg ⁻¹、SiO ₃ ^2-は50～100μmol kg ⁻¹の範囲で測定されています。^[6]南半球の冬（6月から8月）には、pCO₂の濃度は525～560 μatm、NO⁻₃は30～32 μmol kg ⁻¹、PO₄³⁻は2.1～2.3 μmol kg ⁻¹、TCO₂は2210～2260 μmol kg ⁻¹、SiO ₃ ^2-は70～105 μmol kg ⁻¹の範囲で測定されています。^[6]

南半球の夏にロス環流を航行したクルーズでは、ロス環流の北部で珪酸塩/純コミュニティ生産量（NCP）の比率が0.66 ± 0.02であることが判明しました。科学者は、これは変化した周極深層水（MCDW）によるものだと説明しています。 ^[25]このクルーズでは、珪酸塩/純コミュニティ生産量の比率は、珪酸塩の濃度と炭素の量を比較したものです。 [ ^{25]この比率は前年の比率よりも高く、この年間変動は、}珪藻の細胞壁がシリカで構成されているため、栄養素の濃度や珪藻ブルームの変化によるものである可能性があります。 ^[25]

ロス環流は、多種多様な生物種と生態系の相互作用の場となっている。その海域は、経済的に価値のあるナンキョクアイナメ（Dissostichus mawsoni）^[26]（一般にチリアンシーバスとして販売されている）のライフサイクルに貢献しており、少なくとも8種の海鳥^[11]がこの海域で記録されている。ロス環流の南端はロス海に接しており、氷の伸張を制御することでアデリーペンギン（Pygoscelis adeliae）の餌場として間接的な役割を果たしている。 ^{[27] [9]} シャチC型クジラも、ロス海をはるかに超えてロス環流にまで広がる南極斜面で衛星追跡によって記録されている。^{[8]歴史的データは、この地域の}プランクトン豊富さについての洞察も提供している。

海鳥は海洋食物連鎖の上位階層に属します。2018年の研究では、ロス環流域で最もよく観察されるのは、ハシボソウミツバメとミズナギドリの2種であることが示されました。^[11]両種とも遠洋性ですが、ハシボソウミツバメはプランクトンを多く含む食事に大きく依存しています。^[28]

アデリーペンギンは南極とロス環流域で観察されている。2019年の研究では、アデリーペンギンは亜成鳥期と非繁殖期にロス海海洋保護区を越えて移動することで、餌探しの努力を増やしていることが示された。^[9]ロス環流の速度が遅いのは、ロス海で氷山の影響を受ける年と関係があり、アデリーペンギンの繁殖期に大きな影響を与える可能性がある。^[27]

細嘴ペンギン、ミズナギドリ、アデリーペンギンはいずれも非常に冷たい水を好む傾向があり、ロス環流に隣接する南極海流がこの地域の生物地理学的境界となっている。^[9]

緯度別の鳥類の分布を見ると、ロス環流域に以下の種が生息していることもわかる：マダラミズナギドリ（Daption capense）、シロエリハゼ（Pelagodroma marina）、アホウドリ（Diomedea epomophora）、アメリカシロアホウドリ（Thalassarche salvini）、ハイイロミズナギドリ（Ardenna grisea）。^[11]

ナンキョクアイナメ（D. mawsoni）はロス環流の食物連鎖において重要な役割を果たしており、他の無脊椎動物の捕食者であるとともに、ウェッデルアザラシの餌にもなっている。^[29]ナンキョクアイナメは、特にロス海周辺で商業的に漁獲される重要な魚にもなっている。成魚はロス環流の南緯55度から57度まで北で記録されている。^[7]

メロの幼魚の分散はロス環流からの海氷の漂流と関連付けられており、海氷の漂流が増加すると加入成功率が低下する。^[26]ニュージーランドの国立水・大気研究所による研究では、ロス環流の影響を受ける流氷が健康な幼魚の加入成功率を左右する可能性があることが判明した。^[26]海洋データに基づくシミュレーションでは、メロの幼魚が流氷を追うことによる当初の利点は成長するにつれて減少することが示されている。幼魚の初期段階では、海氷は餌と捕食者からの隠れ家を提供する。しかし、2回目の冬季にはそうではない。モデル化の結果、2回目の冬季に海流に従う代わりに北ロス環流と東ロス環流の流氷に従い続ける幼魚は、加入成功率が70%低下する可能性があることが示された。^[26]

KRILL-DATABASE ^[10]プロジェクトの1926年から2016年までの歴史的データによると、ロス環流の北の境界を占める極前線に沿って、ナンキョクオキアミ（Euphausia superba）とプランクトン性尾索動物であるサルピダエ科の両方が存在していることが示されています。生態系の食物連鎖の中間栄養段階の生物として分類されるナンキョクオキアミは、アデリーペンギンを含む複数の海鳥種の餌となる一方、^[30]南極海の複数の漁業を通じて商業的にも採取されています。

物理気候モデルは、気候温暖化により、海氷融解の影響でロス環流の低気圧循環が激化し、ロス環流の海水がアムンゼン海とベリングスハウゼン海に広がることを示唆している。予測によると、2050年代までにロス環流の激化により、暖かい周極深層水（CDW）が南極西棚に向かって侵入し、南極氷床の消失がさらに進むと示唆されている。1957年から2020年までの観測記録によると、西南極氷床の温度による温暖化により、ロス海の塩分濃度がほぼ直線的に0.170 PSU減少している。^{[12]氷床の融解とロス環流の淡水化により、}南極海の深層水形成が遅くなり、地球規模の熱塩循環が遅くなる恐れがある。^[13]

ロス環流が海洋鉄肥沃化（OIF）実験を通じて生物ポンプの強化による炭素吸収に果たす役割について研究が進められている。モデルは、模擬粒子状有機炭素（POC）とラグランジュ粒子追跡を使用してこれを予測している。ロス環流の時計回りの循環は環流内の粒子の濃縮を促進し、炭素隔離の大きな可能性を秘めていることがわかっている。^[31]

ロス環流の海面高度（SSH）は、エルニーニョ南方振動（エルニーニョとラニーニャ）の影響を受ける年々変動の影響を受けます。2015～2016年の極端なエルニーニョ現象の際には、SSHが6cm減少し、エクマン海流を制御する南極斜流（ASC）が弱まることが観測されました。ラニーニャは、アムンゼン海の棚氷に熱を運ぶ役割を果たしています。

ロス環流SSHも季節によって変化します。秋には沿岸海面とロス環流SSHは最も高くなり、夏にはSSHは最も低くなります。^[32]

南極環状モード（SAM）は、南極海の卓越風の南北方向の動きを表します。正の指数は偏西風の強まりを表し、負の指数は弱まりを表します。SAMは氷の漂流と氷の広がりと関連しています。^[33]気候温暖化により、正のSAMは21世紀を通じて南極沿岸海流で持続すると予測されており、海岸への表層下の暖かい水の上昇を強め、南極の氷床の急速な融解を促進します。^[34]

南極海は、気候調節、海洋プロセス、炭素隔離において重要な役割を果たしているにもかかわらず、研究が十分に行われていない。厳しい気象条件と冬季の氷の覆いのため、研究船による現場の船舶ベースの測定はコストがかかり、困難である。^{[35]これらの遠隔地での海洋学研究は、海洋の生物学的、物理的、化学的特性を継続的に測定できる}Argo フロートなどの自律監視装置によって支援されている。氷の覆いは、データ取得にとって依然として重要な課題である。2007 年以前には、南極海に配備された Argo フロートの 40% が、主に氷の衝突により破壊され、失われていた。^[36]フロートに新しい技術を使用することで、生存日数は向上した。これには、氷の存在を検出する温度センサーが含まれており、これにより機器は通信し、表面への浮上を回避し、データを保存し、降下中に測定を継続することができる。^[37]観測を行う他の方法としては、氷の覆いと SSH 測定にレーダー衛星高度測定を使用する方法がある。^[38]

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