2. 海水の物性と水塊分布

●海洋における水温の鉛直構造
表層混合層、中層(主温度躍層)、深層

上図：北太平洋の水温鉛直断面分布。0-1000mあたりを表層、それ以深を深層と呼ぶ。500-1000mあたりを中層と呼んで区別することもある。

●海水特性は主として水温と塩分(塩分濃度と言ってはいけない。海水中に溶けている塩類の「分」と「濃度」が重複するから)で議論される。同様の特性をもった海水の集まりを水塊と呼ぶ。

　現場水温は圧力の関数であって、深海(＝高圧)になるにつれて高くなっていく。下に行くほど高温になっていく状況は、暖かい海水が軽いことを考えれば不安定に見える。しかし、深層の海水が何らかの原因で上昇すれば、周囲の圧力が下がることで周囲と同様の低温に戻り、浮力を得た上昇は、それ以上は発展しない。成層の安定・不安定を調べるためには、現場水温ではなく、ある水深(表層0mをとる場合が多い)を基準にした水温(温位, ポテンシャル水温)に換算する。

塩分が35でポテンシャル水温を10℃に固定した場合の、10mから10,000mまでの現場水温の変化。これは中立安定成層である。実際には、北太平洋中緯度を例にとると、10000m近くでの現場水温は2℃弱でポテンシャル水温は1℃程度。

現場水温からポテンシャル水温の換算式は、ここ。

　塩分とは、海水1kg中に溶解している全固形物質のg数。ただし、これを計測することは困難なので、電気伝導度を計測し、標準海水(一本5000円くらいで売っている)が示す伝導度との比で決定する。比なので、塩分は、原則、無単位。でもややこしいので、 psu(practical salinity unit; 実用塩分単位)を付けることがある。海水の塩分は0-35psu程度で変化する。

　海水密度は、水温と塩分、そして圧力を用いて状態方程式で計算する。

状態方程式は、ここ。

　北太平洋において有名な水塊には、400-800m深の塩分極小層として特徴付けられる北太平洋中層水(North Pacific Intermediate Water)がある。これは高緯度における冬季の海面冷却で冷たく(重く)なった海水が中層にまで潜り込み、その後に海洋循環によって北太平洋全域に運ばれたものである。図に示すように、亜熱帯域の中層においても、低塩分の水塊として明瞭に周囲と区別することができる。水塊を追跡することによって海洋循環の在り方を知ることができる。講義では、これ以外にも回帰線水（Tropical Water）について解説する。

２０Nにおける密度の等値線(実線)と塩分(カラー)の鉛直断面分布。400-600m深に、緑色で示した低塩分水塊(NPIW)が特定できる。