ー研究ノートー
S c i e n t i f i c N o t e s
海氷上積雪および飛雪に含まれる海塩
長田和雄＊•西尾文彦＊＊・樋口敬二＊
Sea S a l t i n Deposited Snow on Sea I c e and Snow D r i f t Kazuo OsADA•, Fumihiko N I S H I O " " " and K e i j i H I G U C H I " '
A b s t r a c t : F a l l e n s n o w , snow d r i f t and d e p o s i t e d snow on s e a i c e w e r e c o l l e c t e d i n I 9 8 6 n e a r Syowa S t a t i o n , E a s t A n t a r c t i c a . E l e c t r o c o n d u c t i v i t y m e a s u r m e n t s o f m e l t w a t e r o f t h e c o l l e c t e d s a m p l e s w e r e p e r f o r m e d a t Syowa S t a t i o n . The e l e c t r o c o n d u c t i v i t i e s o f t h e s a m p l e s w e r e m o s t l y o f o r d e r 102μS/
cm a s f o l l o w s ; f a l l e n snow (2.5‑18μS/cm), snow d r i f t u n d e r b l i z z a r d c o n d i ‑ t i o n and d e p o s i t e d snow on s e a i c e (20‑103μS/cm), p a r t o f them more t h a n 104μS/cm. From t h e s e m e a s u r m e n t s , i t i s p o i n t e d o u t t h a t t h e e l e c t r o c o n ‑ d u c t i v i t y o f d e p o s i t e d snow on s e a i c e d e p e n d s on t h e p r e s e n c e o f b a r e s e a i c e a r e a . Under b l i z z a r d c o n d i t i o n , i t i s s u g g e s t e d t h a t snow d r i f t o r i g i n a t e s f r o m f a l l e n snow and e r o s i o n o f d e p o s i t e d snow on s e a i c e c o n t a i n i n g much s e a s a l t , s u c h snow d r i f t i s t r a n s p o r t e d by s t r o n g w i n d . I n t h i s r e s p e c t , i f t h e s e a s a l t c a n b e e v a p o r a t e d , t h e a p p e a r a n c e o f s e a s a l t p a r t i c l e s i s d e d u c e d .
要旨：昭和甚地周辺での海氷の状態と海塩輸送の関係を知る目的で，降雪，
飛雪および海氷上の積雪を採取した．得た試料の融水の電気伝導度の測定結 果から， 海塩の輸送機構を推論した． 試料の電気伝導度は， 降 雪 で
2.5‑18 μS/cm,
プリザード時の飛雪および海氷上の積雪で20‑103μS/cm
(一部はJ04μS/cm
以上）で102μS/cm
程度の場合が多かった．海氷上の積雪の存在状 況と電気伝導度の関係は，海氷の露出した地域の存在により，海氷上の積雪の 電気伝導度か高い値を示した．ブリザード時には，降雪に起因する飛雪と，塩分の高い積雪層の削剥に起因 する飛雪とか混在して輸送されると考えられる．また，塩分の高い積雪層の削 剥に起因する飛雪の水分を蒸発させる諸条件が整えば，海塩粒子の生成する 可能性を示した．
I .
は じ め に1 7
南 極 氷 床 へ 輸 送 さ れ る 海 塩 は ， 主 に 低 気 圧 の じ ょ う 乱 （ ブ リ ザ ー ド ） に よ り 南 大 洋 の 開 水 面 を 起 源 と す る と 考 え ら れ て い る ． こ の 輸 送 を 支 配 す る 要 因 と し て ，
AGETAand KOBAYA‑
S H I ( I 9 7 8 )
ば 海 氷 緑 ま で の 距 離 よ り も 低 気 圧 活 動 の 強 弱 を 述 べ て い る ． し か し ， 南 極 昭 和 基 地 で の 海 塩 核 濃 度 は ， 低 気 圧 に よ る じ ょ う 乱 時 の み な ら ず ， 降 水 を 伴 わ な い 南 風 の 時 に も増加することか知られている（菊地・矢浦，I 9 7 0 ) .
また，小野ら( 1 9 8 0 )
は，薄い海氷上に＊名古屋大学水渇科学研究所.
Water R e s e a r c h I n s t i t u t e , Nagoya U n i v e r s i t y , F u r o ‑ c h o , C h i k u s a ‑ k u , Nagoya 4 6 4 .
＊＊国立極地研究所.
N a t i o n a l I n s t i t u t e o f P o l a r R e s e a r c h , 9 ‑ 1 0 , Kaga 1 ‑ c h o m e , I t a b a s h i ‑ k u , Tokyo
1 7 3 .
1 8
長田和雄・西尾文彦・樋口敬二 〔南極資料 存在する表面ブラインの凍結によるソルトフラワー（氷華）か風に吹き飛ばされるので，海 氷が存在しても，その表面から海塩の輸送が起こることを示唆している．このように，海氷に周囲を囲まれた南極氷床の，特に沿岸部の氷床上に輸送される海塩 と海氷との関係は，海氷の広がりや海氷の構造などか物質輸送にどのように影響を及ぼす のかを知る観点から重要な研究課題と考えられる．そこで第
2 7
次南極地域観測隊に参加 した著者らは，昭和基地周辺での海氷の状態（広がりや構造）と海塩輸送の関係を知る目的 で，降雪，飛雪および海氷上の積雪の採取を行い海塩の輸送機構を推論した．2 .
試料採集と電気伝導度の測定海氷上に積もった積雪の表面の積雪試料は，とっつき岬ルートおよび向岩ルートで
1km
ないし500 m
おきに採取した．ルート付近に点在する氷山周辺や，大陸氷床末端付近の一 部の地域では，海氷が露出していた．海氷上の積雪付近の海氷の露出と，海氷上の積雪に含 まれる海塩との関係を明らかにするため，試料採取と同時に積雪の存在状態を記載した．海氷上の積雪の断面観測および各層ごとの積雪試料の採取は， ルート上の昭和基地北方
2 km
のA
点で実施した（図I ) .
飛雪の採取は，
1 9 8 6
年5
月から9月にかけて昭和甚地内の地学棟北側および気象棟北側
で実施した（図2 ) .地上からの高さ Im
に，ボトル型サンプラーを設置し（図3 a ) ,ブリザー
ド時の飛雪を 3 時間から 12時間ごとに採取した．飛雪の地学棟北側採取地点の環境条件 は，風上側に基地の暖房施設があり，これからの汚染が考えられる．しかし，ブリザード時zL,
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I L I N G
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響
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図
1
試料採取地点図F i g . 1 . Sampling r o u t e from A t o T o t t u k i P o i n t and Mukai R o c k . A i n d i c a t e s p i t work s i t e .
T r i a n g l e i n d i c a t e s d e p o s i t e d snow s a m p l i n g s i t e .
V o l . 3 2 , No. I
〕 海氷上積雪および飛雪に含まれる海塩1 9
図
2
昭和基地内での降雪および飛雪採取地点図F i g . 2 . Topography and l o a t i o n of f a l l e n snow and snow d r i f t s a m p l i n g s i t e s a t Syowa S t a t i o n . S o l i d c i r c l e i n d i c a t e s a i r p o l l i t i o n s o u r c e and o p e n c i r c l e i n d i c a t e s snow d r i f t s a m p l i n g s i t e . T r i a n g l e i n d i c a t e s f a l l e n snow s a m p l i n g s i t e .
Wind Sampling D i r e c t i o n B o t t l e
⇒
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図
(a)
図
3a
プリザード時の飛雪の採取方法F i g . 3 a . Snow d r i f t c o l l e c t o r .
の 強 風 の 条 件 下 で 試 料 採 取 間 隔 を 短 く し ， か つ 採 取 上 の 安 全 を 考 慮 し た 地 点 で あ り ， 後 述 するように，強風時の飛雪の電気伝導度が約
50μS/cm
以上の高い値であれば，相対的に汚 染は無視できると考えた．降雪の採取は，
1 9 8 6
年6
月下旬から7
月にかけて気象棟西側（図2
に三角で示す）で80 cm
四方のシート型サンプラー（図3 b )
を 用 い て 飛 雪 が 混 入 す る こ と の な い よ う に 弱 風 下で 穏 や か に 降 る 降 雪 を 対 象 と し た ． シ ー ト 型 サ ン プ ラ ー に は ， 予 め 純 水 で 洗 浄 し た ポ リ エ チレンシートを用いた．また，降雪の採取は，基地設備からの汚染の少ないと考えられる弱 い西風の場合に実施した・
2 0
長田和雄・西尾文彦・樋口敬二 （南極資料 昭和基地の飛雪では，村山( l987)の観測に基づき，電気伝導度の約 90%以上を海塩の寄
与として説明できることから，それぞれの試料に含まれる海塩の指標として融水の電気伝 導度を測定した．測定は，試料を室温で融解した後，東亜電波製CM‑50AT
に100μS/cm
以下でセル定数0 . 1 , 100μS/cm
以上でセル定数lの電極をそれぞれ用いて実施した．
大 気中の炭酸ガスの影響は約0.8μS/cmと見積もれるか，測定に恒温漕を使用していないた
め厳密な見積もりは難しい． 従って10μS/cm
以下の場合には，相対的な誤差の増加が考 えられる．3 .
結果と考察3 . 1 .
海氷上の積雪の存在状熊と電気伝導度の関係昭和基地周辺の海氷上ルートで実施した観測結果を表
l
にまとめた．海氷上積雪の表面 の試料の電気伝導度は，10‑103μS/cmと広範囲に渡るが，海氷の露出している地域に近つ
くにつれて増加する傾向かある．海氷の露出している地域に数 IOm
近 接 す る 積 雪 の 電 気 伝導度の値は，104μS/cmを示し，かつ積雪が数 cmと薄いことから，表面ブライン (Zusov,
1 9 5 9 )
を多量に含んだ積雪と考えられる(MARTIN,1 9 7 9 ) . これに対して，沿岸部のタイドク
ラックを挟んで氷床上の積雪の電気伝導度の値は，タイドクラソクから50 m
ほどで，20 μS/cm
以下となる．また，沿岸から氷床上へ約40km
南のS25
地点でのコア解析(l.5‑25 μS/cm)
(西尾ら，1987)や，奥氷河岩近傍の白瀬氷河上湖の採水調査 (I0‑30μS/cm)(西尾
ら，
1 9 8 4 )からも電気伝導度について同じような値を得ている．このように海氷周辺の氷床
域での積雪の電気伝導度は，ほぼ20μS/cm
以下である．先に述べたようにタイドクラソク を境にして，電気伝導度の値が著しく異なることから，海永上の積雪は海塩を多量に含む ため，電気伝導度の値か高くなると考えられる．表
1
海水上の積苔の存在と電気伝導の関係T a b l e 1 . R e l a t i o n b e t w e e n d e p o s i t e d snow c o n d i t i o n on s e a i c e and e l e c t r o c o n d u c t i v i t y . C l a s s i f i c a t i o n of d e p o s i t e d snow
D e p o s i t e d snow on c o n t i n e n t a l i c e s h e e t ( T o t t u k i P o i n t )
F a l l e n snow (Syowa S t a t i o n )
D e p o s i t e d snow f a r from b a r e s e a i c e D e p o s i t e d snow n e a r t o b a r e s e a i c e D e p o s i t e d snow q u i t e n e a r t o b a r e s e a i c e
E l e c t r o c o n d u c t 1 v 1 t y (μS/cm) 2 . 6
士0 . 3
2 . 5 ‑1 8 1 6 ‑1 1 5 250 ‑412 1 . 3 X 1 0 3 ‑I . I X I 0 4
D e p o s i t e d snow was c o l l e c t e d d u r i n g August 1 9 8 6 along T o t t u k i P o i n t and Mukai Rocks r o u t e n e a r Syowa S t a t i o n .
3 . 2 .
海氷上積雪の断面観測図4に，海氷上積雪の断面観測による積雪層位と電気伝導度の分布を示す．海氷上の約
V o l . 3 2 , No.I
〕 海氷上積雪および飛雪に含まれる海塩2 1
10 2
Conductivity 10 3
( J J S ‑ c r r i 1 ) 10 4
。由血竺
□ n I
l ,
1 n
: ＇ +
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1 n
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︱
︱
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︱
︱
b ゜ 2
(E3) ゜ 4 5
d e o
60
鯰"—---Sea Ice
1986.8.26
図
4
海氷上のA
点での積雪の電気伝導度F i g . 4 . V e r t i c a l p r o f i l e of e l e c t r o c o n d u c t i v i t y of d e p o s i t e d snow on s e a i c e a t p o i n t A . UL i n d i c a t e s u n i t l a y e r .
3 cm
のぬれ雪層は，積雪の荷重によるブライン排水孔中の圧力増加や積雪の毛管作用で，海氷中のブライン排水孔を通り，ブラインが上方へ移動したためと考えられる（滝沢・若土，
1 9 8 2 ;
河西・小野，1 9 8 4 ) .
ここに示したA
点以外の断面観測の結果でも，厚さ30cm
の積雪 で海氷上に約3 cm
のぬれ雪層が見られた．ぬれ雪層での電気伝導度の値は，104μS/cm
以 上の高い値を示した．ぬれ雪層の上に堆積した層の電気伝導度は，102‑103μS/cm
であり3 . 1 .
で述べた海氷上の積雪の表面の積雪試料と同じオーダーの値である．また一回の低気 圧じょう乱で形成されると考えられる単位層(WATANABE, 1 9 7 8 )
の中ではほぼ均ーである が単位層（図4 ;U L ‑ 1 , ‑ 2 , ‑ 3 )
ごとに，電気伝導度が変化している．このことから，ぬれ雪層の 上に堆積した積雪層の電気伝導度は，ぬれ雪層を超えての海氷からのブラインのしみ上が リによる海塩ではなく，飛雪が堆積する時に含んでいた海塩に依存すると考えられる．ま
た，A
点では積雪の上層ほど電気伝導度の値が低い．氷山などによる吹きだまりを除いて，一般に，海氷上の積雪か厚くなるにつれて風上側の海氷の露出した地域は遠ざかる．従っ て
A
点では，海氷上の積雪の厚さが増加するにつれて風上側の海氷の露出した地域が遠く なったため，上層はど値が減少したと考えられる．3 . 3 .
降雪およぴ飛雷図
5に，昭和基地で採取した降雪およびブリザード時の飛雪の電気伝導度をそれぞれ三
角，丸印で示す．この図から電気伝導度が10°‑103μS/cm
も変化し，約102μS/cm
程度の 場合の多いことがわかる.103μS/cm
以上の飛雪試料が採取された5
月下旬は，昭和基地の22
長田和雄・西尾文彦・樋口敬二 〔南極資料. 一 , u E
104一
のコ ．
「
．
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ウ • ．
102
，
ヽ•． ,
．
ヽ．
ヽ ．
10
1 . . ． ． . . .
. . .
¥
10
゜
JUN.1 JUL.1 ‑iAJUG.14 L 1986図5昭和基地での飛雪および降雪の電気伝導度
F i g . 5 . E l e c t r o c o n d u c t i v i t y of snow d r i f t and f a l l e n snow a t Syowa S t a t i o n . S o l i d c i r c l e i n d i c a t e s snow d r i f t and t r i a n g l e i n d i c a t e s f a l l e n s n o w .
風上側に存在する海氷上に積雪がなかった．また，主に
6
月下旬から7
月の弱風下での穏 やかに降る降雪の電気伝導度は，20μS/cm
以下の値を示し，3 . 1 .
で述べた沿岸付近の氷床 上の積雪とほぼ同じ値である．このように，穏やかに降る降雪にくらべてプリザード時の 飛雪は，著しく高い電気伝導度の値を示した．穏やかに降る降雪とブリザード時の降雪と では，開水面からの海塩の輸送力が異なると考えられるため，含まれる海塩の量も異なる と予想される．しかし，上述したように氷床上の積雪と昭和基地の穏やかに降る降雪の電 気伝導度が同程度の値を示すことから，ブリザード時の降雪も穏やかに降る降雪も顕著な 差があるとは考えられない．以上のことから，昭和基地周辺で観測された電気伝導度の高い値を持つ飛雪や海氷上の 積雪に含まれる海塩は，次のように考えられる．もともとは約
20μS/cm
以下の海塩しか含 まない降雪が，ブリザード時の強風で輸送される際に，海氷上の表面ブラインおよびしみ 上がりによるブラインを含んだ薄い積雪の削剥で生じた飛雪と混合するために，海氷上の 積雪や昭和基地で観測した飛雪は，海塩を多量に含むようになったと考えられる．3 . 4 .
飛雪による海氷からの海塩輸送菊地・矢浦
( 1 9 7 0 )
によれば，昭和基地で観測した海塩核濃度は，ブリザード時と降水を 伴わない南風の場合に増加したこの南風による海塩核濃度の増加は，特に海氷が南緯60
度以北にまで最も拡大する9月 (KUSUNOKI, 1 9 8 1 )に顕著となっており，風向と時期から考
えて，開水面からの輸送とは考えにくい．後に行われた観測でも，昭和基地における海塩核 濃度は，必ずしも風速に相関して変動しているわけではないがブリザード中に高くなると 報告されている（伊藤，1 9 8 0 ) .
このように昭和基地での海塩核濃度は，ブリザード時に開水 面から輸送される場合，開水面のない南風の吹く場合に増加する．従って，後者の場合にはV o l . 3 2 , No. I
〕 海氷上積雪および飛雪に含まれる海塩2 3
海氷の表面に海塩核を生成する機構があると推測できる．ここでは，開水面から輸送されたのではない南風の場合について，海氷を間接的な起源 とする海塩核の生成を推論する．いいかえれば，海氷成長時に排出されるブラインを起源 とする海塩であるソルトフラワーによる大気中の輸送（小野ら，
1 9 8 0 )
とは異なり，海氷上 のブラインを含む薄い積雪の削剥で生じた飛雪の水分の蒸発による海塩核生成の可能性に ついて考察する．昭和基地での飛雪の電気伝導度の代表値を
100μS/cm
程度と考えると村山( 1 9 8 7 )に示
された昭和基地での雪の電気伝導度と化学成分から，130μS/cm
の飛雪1kg
から57mg
の 塩か蒸発後に残る．飛雪を球状の粒子として考え，その半径を0 . 1 m m
とし(BUDD, 1 9 6 6 ) ,
氷の完全な球体ではないため密度を700kg/m
だ仮定して，それぞれの飛雪粒子が蒸発し，塩化ナトリウム（密度約
2200kg/m3)が残るとすると，この塩化ナトリウムは，半径 3.4μm
の球状相当の体積を持つことになる．この過程でできる海塩粒子は，その大きさから通常われる海塩粒子と同様に振る舞うと考えられる．しかし，このように生成したとしても，
海水と比較して，海氷からのブラインは，化学的分別作用を受けているため
(CRAGINe t a l , 1 9 8 6 ) ,
海水から生成された海塩と必ずしも同じ化学組成とは限らない．前述の降水を伴わ ない南風の場合には，少なくともブリザード時に比べて相対湿度が低いと考えられること から，このような飛雪の水分を蒸発させる諸条件が整えば，海塩核濃度の増加する現象に 対する一つの可能な説明として，高塩分の飛雪の水分が蒸発して海塩核をもたらすと推論できる．
謝 辞
調査を 支 援して いただいた第
27
次南極地域観測隊の吉田栄夫隊長，内藤靖彦越冬隊長 および第27
次越冬隊貝の方々，有益な助言をいただいた名古屋大学水屡科学研究所の上 田豊氏，大畑哲夫氏，瀬古勝基氏に深く感謝する．文 献
AGET A , Y . and KOBA Y A S H ! , S . ( 1 9 7 8 ) : O b s e r v a t i o n s of s e a ‑ s a l t p a r t i c l e s i n t h e a i r i n Mizuho P l a t e a u . Mem. N a t l I n s t . P o l a r R e s . , S p e c . I s s u e , 7 , 93‑99.
BUDD, W. F . ( 1 9 6 6 ) : The d r i f t i n g o f nonuniform snow p a r t i c l e s . S t u d i e s i n A n t a r c t i c M e t e o r o l o g y , e d . by M. J . R U B I N . Washinton, D . C . , Am. Geophys. Union, 59‑70 ( A n t a r c t . R e s . S e r . , V o l . 9 ) .
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伊藤朋之
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河西孝・小野延雄
( 1 9 8 4 ) :
薄い海氷中におけるプラインの上方移動に関する実験的研究．低温科 学，物理編，4 3 ,149‑155.
菊地勝弘・矢浦省吾
( 1 9 7 0 ) :
昭和基地における海塩核の観測.1 9 7 0
年度気象学会春期大会講演予稿 集，I 1 3 .
2 4
長田和雄・西尾文彦・樋口敬二 〔南極資料KusuNOKI, K. ( 1 9 8 1 ) : V a r i a t i o n s o f s e a i c e c o n d i t i o n s i n Liltzow‑Holm Bay a r e a , i n A n t a r c t i c a , i n
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村山治太
( 1 9 8 7 ) :雪に含まれた塩の組成一昭和基地 1 9 8 5
年.1 9 8 7
年度地球化学会年会講演予稿 集，1 0 2 3 .
西尾文彦・内藤靖彦・岩波圭祐・ニッ町悟
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奥氷河岩・白瀬氷河上湖の採水調査．南極資料，8 3 , 75‑80.
西尾文彦・長田和雄・樋口敬二
( 1 9 8 7 ) :表層積雪の c h e m i c a ls t r a t i g r a p h y . 第 1 0
回極域気水圏シン ポジウムプログラム・講演要旨，東京，国立極地研究所，56‑57.
小野延雄・若土正暁・河村俊行
( 1 9 8 0 ) :
極域厳寒期における海面凍結過程I
一結氷初期の蒸発の役 割と塩のふるまい一．低温科学，物理編，3 9 ,159‑165.
滝沢隆俊・若土正暁
