南極観測船「しらせ」による大気および表層海洋中のCO2分圧観測

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  • ナンキョク カンソクセン シラセ ニヨル タイキ オヨビ ヒョウソウ カイヨウ

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抄録

type:P(論文)

高精度の大気中のCO_2濃度自動連続観測システムおよび表層海洋中のCO_2分圧自動連続観測システムを開発し, 日本・昭和基地の間を往復している南極観測船「しらせ」に搭載して, 同船の航路沿いに1987年の第29次南極観測隊から1992年の第33次南極観測隊の5航海で観測を実施した。大気中のCO_2濃度は北半球中緯度で高く, 南に向かい急激に減少し南半球中緯度で極小を取り, さらに南極に向かい僅かに増加する緯度分布を示す。表層海洋中のCO_2分圧(pCO_2)の変動は主要な海域ごとに解析した。まず, 西部北太平洋と東部インド洋では, 表層海水温(SST)とpCO_2のダイアグラム上で明瞭に区別される特徴的な水塊が, 黒潮反流と亜熱帯反流の境界(28°N), 亜熱帯反流と北赤道海流の境界(20°N), 北赤道海流とセレベス海の境界(6°N), ロンボク海峡(9°S)を境界として分布していることを確認し, 沿岸水の影響や湧昇等の海域ごとの海況と照合して考察した。次に, 35°S以南の南大洋における110°E線沿いの南進航路(12月), 150°E線沿いの北進航路(3月), 1989年1月の昭和基地・ケープタウン間の往復路上(20-40°E)で得られたpCO_2の緯度分布は, 亜熱帯収束帯, 亜南極前線, 極前線に対応した急激な変動を示し, 各々の前線に挟まれた海域では一定の変動幅を持ちながらも他とは区別される水塊が分布することが見出された。そして, 極前線以南, 即ち南極大陸周辺海域の59-61°S帯を西進する航路(20-110°E)と61-65°S帯を東進する航路(40-150°E)では, pCO_2が320-360μatmの範囲で大きく変動する。その一方, 全ての年に共通して80-110°Eに他海域より50μatmも低い極小が見出された。当該海域に定常的に存在する渦により, 強い生物生産のために低pCO_2となった沿岸系の水塊を観測していると推察される。最後に, 大気中のCO_2濃度及びpCO_2から大気・海洋間の分圧差(ΔpCO_2)並びにCO_2フラックスを算出し, 航海海域の放出・吸収源強度を評価した。これまでデータが希少であった亜南極前線と極前線の間の海域は, 放出或は吸収どちらにしても小規模であり, 極前線以南の南極表層水は0∿-5mol・m^<-2>・yr^<-1>の弱い吸収源である。

With a newly developed automatic measurement system, the partial pressure of CO_2 in the surface sea water and lower troposphere were continuously monitored on board the icebreaker SHIRASE between Japan and Antarctica from November 1987 to March 1992 as a part of the Japanese Antarctic Research Expedition (JARE). The atmospheric CO_2 concentration was high in the midnorthern hemisphere, decreased rapidly southward to a minimum in the midsouthern hemisphere, and increased slightly in the Antarctic region. Water mass differences in the western North Pacific and eastern Indian Ocean can be seen in diagrams which consists of CO_2 partial pressure in surface sea water (pCO_2) and sea surface temperature (SST). These water masses are bordered at the boundaries of major oceanic currents : the southern border of the Kuroshio Countercurrent (28°N), the southern border of the Subtropical Countercurrent (20°N), the southern border of the North Equatorial Current (6°N), the southern border of the Celebes Sea, and the Lombok Strait. The relations between pCO_2 variations and hydrographic conditions such as the effect of coastal water and upwelling are subject to discussion in this report. Meridional distributions of pCO_2 and SST south of 35°S obtained in the southward cruise on 110°E in December, the northward cruise on 150°E in March, and the cruise between Syowa Station (69°00′S, 39°35′E) and Cape Town in January 1989 clearly show steep changes at the Subtropical Convergence, Subantarctic Front, and Polar Front. Even if pCO_2 within each water mass distributed between the fronts varies to some extent, each water mass can be distinguished from the other masses by the differences of average pCO_2 and SST. Longitudinal distributions of pCO_2 and SST measured in the westward track from 110°E to 20°E along 59°S to 61°S and the eastward track from 40°E to 150°E along 61°S to 65°S are scattered between 320μatm and 360μatm. However it is clearly evident that the pCO_2 dips by 50μatm between 80°E and 110°E. Anticyclonic eddies which are already found in the region could drive coastal water, which has less pCO_2 because of high productivity, northward. The partial pressure difference between air and surface sea water (△pCO_2) and CO_2 flux across the air-sea boundary was calculated to estimate the CO_2 source/sink strength of the ocean along the track. The region between the Subantarctic Front and the Polar Front, and the region south of the Polar Front, which are regarded as a data void region, are very weak CO_2 sources as well as very weak CO_2 sinks and weak CO_2 sinks by 0 to -5mol・m^<-2>・yr^<-1>, respectively.

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