Dominant Roll of Eddy in Offshore Transports
自然のクーラー
アメリカ西海岸にある縦に長いカリフォルニア州の名を聞いた事のない人は少ないと思います。カリフォルニアは西岸に太平洋を望み、岸沿いの入り組んだルート1は風景が美しいのでドライブコースとしても有名です。サンフランシスコからロサンゼルスへ南下するときにモントレー湾のそばで真夏を過ごした事がある方は誰もがその涼しさに驚いたはずです。夏、カリフォルニア沿岸では非常に冷たい海風、シーブリーズが吹き、同じ緯度にある東京とは比べられないすごしやすさです。なぜこんな自然のクーラーがあるのでしょうか？
実はこれには、沿岸で起こる湧昇が関係しています。夏場、カリフォルニアでは北風が連吹します。風に伴う海面の流れは風の吹く方向から45度北半球で時計回りにずれて流れます。これは、地球の自転に伴うみかけの力、コリオリ力が運動に関与するからです。海面から少し下の水は摩擦力によって同じような方向に引きずられますが、海面の流れの方向からさらに時計回りに流れの方向が回転します。回転の度合いは、乱流によるみかけの摩擦の程度：渦粘性係数の変化の仕方によって異なりますが、深くなるにつれてどんどん時計回りに回っていき、しまいには海面の流れの反対に流れる層も生じますが、流れが最も強いのは海面で、深くなるにつれて徐々に弱くなっていきます。海洋表層には混合層と呼ばれる密度がほぼ一定の層が存在しており、その下の層では深くなるにつれて急激に密度が増すため、当然渦粘性係数も小さくなければなりません。そのような層では、流れの方向の変化も当然激しくなります。このように風に伴う流れは一見複雑ですが、縦方向に積分すると全体の水の輸送は風の向きと直角90度の方向になることが理論的にわかっています。したがって、カリフォルニア沿岸の夏季に吹く北風に伴う海水の輸送は水柱で積分すると西向きになることがわかります。そこでの海水の輸送が全体的に西へ西へ行われているといえるのです。ところで岸近くの水は西へ流れることができるでしょうか？もし岸の近くの水が岸から離れる方向である西へ一斉に輸送されたら、水がなくなってモーゼが海を二つに割ったときとおなじようになってしまいませんか？実際には水がなくなる前に空白を埋めるようにどこからか水がやってきます。下層の冷たい水が岸に沿って表層へ現れるのです。この冷たい水が自然のクーラーの正体です。
湧昇が引き起こすフロント
準備中
フロントは沖方向の輸送にとって邪魔？
準備中
そこで渦はなにをしているのか
準備中
生きている渦－波として西へ旅をする－
準備中
Dominant Roll of Eddy in Offshore Transports
The coastal upwelling region of the California Current System (CCS) is a well known site of high productivity. In this study, we quantify the fluxes of carbon and associated nutrient elements in the CCS in a high-resolution (5 km) coupled physical-biogeochemical numerical simulation (ROMS) for the U.S. West Coast with special emphasis on offshore transport. A Reynolds decomposition analysis of the lateral fluxes reveals that eddies rather than the offshore Ekman transport dominate the offshore carbon transport. Hovmoeller diagrams of state variables for inorganic constituents show westward propagation in their concentrations with a speed similar to the baroclinic Rossby wave, 2 cms$^{-1}$. In summer, the narrow and cool filaments extending from the coast tend to eventually form mesoscale cyclonic eddies in the frontal region ($\sim$200 km from the coast). In this process, plumes of upwelled water, which includes abundant organic matter and inorganic constituents rapidly penetrates to the offshore. A rapid subduction of surface tracers are observed at the edge of cold filaments where strong confluent flows exist, enhancing export production. The filaments of upwelled water are finally trapped into the cyclonic eddies, which then travel westward as the Rossby waves and promote further offshore transports up to $\sim$800 km from the coast. We estimate that $\sim$60-70\% of the offshore transports in the $\sim$200-800 km range is caused by these westward propagating eddies.
