古塩分

古塩分（または古塩分）とは、地質学上の歴史のある時点での 全球海洋または海盆の塩分濃度のことです。

重要性

Bjerrum プロットから、水性流体の塩分濃度の低下が、二酸化炭素 - 炭酸塩系平衡定数 (pK*) の値を増加させる働きをすることがわかります。これは、二酸化炭素に対する炭酸塩の相対的な割合が、より塩分濃度の高い流体 (たとえば海水) の方が、より淡水よりも高いことを意味します。古気候学にとって決定的に重要なのは、塩分の上昇が海洋における二酸化炭素の溶解度を低下させるという観察です。最終氷期極大期には、氷床(完全に淡水)の広範な形成により海面が 120 メートル低下したと考えられているため、これは氷河期の間に塩分濃度の高い海に向かう大きな分別を表しています。したがって、これにより二酸化炭素の溶解度の低下により大気中への正味のガス放出が引き起こされ、大気中の二酸化炭素が 6.5 ‰増加することになります。これは氷河期に観測された80～100‰の純減少を部分的に相殺すると考えられている。^[1]

階層化

さらに、広範囲にわたる塩分成層は、熱塩循環の減速を通じて、子午面循環（MOC）の減少につながると考えられています。成層の拡大は、実質的に水塊の沈み込みに対する障壁が存在することを意味します。等密度面は実質的に表面に露出せず、海面と平行です。この場合、海洋は「換気が少ない」状態にあると表現でき、これがMOCの減速に関与していると考えられています。

古塩分濃度の測定

塩分濃度の代替指標は存在するかもしれないが、これまで塩分濃度を測定する主な方法は、間隙水中の塩素濃度を直接測定することであった。^{[2] Adkins et al. (2002) は、} ODPコアの間隙水中の塩素濃度を用い、古期深度は近隣のサンゴ層位から推定した。海水中の主要イオンは堆積柱の深度によって一定ではないため、純粋な塩分濃度ではなく塩素濃度を測定した。例えば、硫酸塩還元や陽イオンと粘土の相互作用は全体的な塩分濃度を変化させる可能性があるが、塩素濃度はそれほど影響を受けない。

最終氷期極大期における古塩分濃度

アダキンス氏の研究では、地球全体の海面が120メートル低下すると、地球全体の塩分濃度が上昇することが明らかになりました。酸素濃度^（18 O）のデータを分析した結果、深層水は氷点付近の温度差に収まっているのに対し、海洋水は水温の均一性が高いことが分かりました。対照的に、当時の塩分濃度の変動は現在よりもはるかに大きかったのです。現代の塩分濃度はすべて 、地球の平均塩分濃度である34.7 psuから0.5 psu以内ですが、最終氷期極大期（LGM）の塩分濃度は、北大西洋で35.8 psu、南極海で37.1 psuと変動していました。

LGMと現在の海域には、顕著な違いが見られます。今日、北大西洋深層水（NADW）は南極底層水（AABW）よりも塩分濃度が高いことが観測されていますが、最終氷期極大期にはAABWの方が塩分濃度が高かったことが観測されており、これは全く逆の現象です。今日、NADWはメキシコ湾流の影響で塩分濃度が高くなっています。これは、海面低下によって フロリダ海峡の流量が減少したことを示している可能性があります。

もう一つの観察結果は、南極海がLGM（Long-Glasgow-Million）当時、現在よりもはるかに塩分濃度が高かったというものです。これは、南極海が氷河期の海洋力学調節において重要な役割を果たしていたと想定されることを考えると、特に興味深いことです。37.1 psuという極端な値は、海氷の形成と流出の増加の結果であると考えられています。これは塩分濃度の上昇を説明するだけでなく、酸素同位体分別の欠如も説明できます。酸素同位体分別を伴わない塩水排出は、海氷形成の非常に特徴的な現象であると考えられています。

塩分濃度の役割の増大

氷点近くの水が存在すると、塩分濃度と温度の差が海水の密度に及ぼす相対的な影響のバランスが変化します。これは次の式で表されます。

${\displaystyle {\frac {\Delta \rho }{\rho }}=\alpha \Delta T-\beta \Delta S}$

ここで、 は熱膨張係数、は塩分収縮係数です。特に、この比率は重要です。観測された水温と塩分濃度を用いると、現代の海洋では約10ですが、LGMでは25に近かったと推定されます。したがって、現代の熱塩循環は温度差による密度差によってより強く制御されていますが、LGMの海洋は水温よりも塩分差に2倍以上敏感でした。このように、熱塩循環は「熱的」というより「塩分的」であったと考えられます。 ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle \beta }$ ${\displaystyle {\frac {\beta }{\alpha }}}$ ${\displaystyle {\frac {\beta }{\alpha }}}$ ${\displaystyle {\frac {\beta }{\alpha }}}$

参照

• 淡水

参考文献

1. Sigman, DM; EA Boyle (2000). 「氷河期／間氷期における二酸化炭素濃度の変動」（PDF） . Nature . 407 (6806): 859– 869. Bibcode :2000Natur.407..859S. doi :10.1038/35038000. PMID  11057657. S2CID  7136822. オリジナル（PDF）から2012年2月24日にアーカイブ。 2010年5月17日閲覧。
2. Adkins, JF; McIntyre, K.; Schrag, DP (2002). 「氷河深海の塩分、温度、およびデルタ18O」(PDF) . Science . 298 (5599): 1769–73 . Bibcode :2002Sci...298.1769A. doi :10.1126/science.1076252. PMID  12459585. S2CID  9850740. オリジナル(PDF)から2011年7月19日にアーカイブ。 2010年5月17日閲覧。

外部リンク

• 塩分の歴史。