地球の気候への影響
海流は地球の気候に大きな役割を果たします。 赤道と極地では気候が大きく異なるにもかかわらず、海流が赤道域から高緯度域に熱を伝えなければ、これらの地域の気候はもっと極端に異なるものになる。
湾流は大西洋の暖かい水の川で、幅約160キロメートル、深さ約1キロメートルである。 ガルフストリームに入った水は、赤道に沿って移動する際に加熱されます。 そして、暖かい水は、北米の東海岸を上り、大西洋を横断してヨーロッパに流れます（下図）。 ガルフストリームが運ぶエネルギーは膨大で、世界のエネルギー需要の100倍以上です。
ガルフストリームの暖かい水は北海の気温を上げ、陸上の気温を3～6℃上昇させるのです。 例えば、イギリスのロンドンは、カナダのケベック州と同じ緯度にあります。 しかし、ロンドンの1月の平均気温は3.8oC（38oF）であるのに対し、ケベックのそれは-12oC（10oF）しかないのである。 ガルフ・ストリームの温かい海水の上を通る空気は多くの水を含んでいるため、ロンドンには多くの雨が降る。 一方、ケベック州はもっと乾燥しており、降水量は雪として受け取る。
西大西洋の水温の衛星画像では、赤道から北アメリカ東部に暖かい水を運んでくるメキシコ湾流を簡単に見つけることができる。
深層流熱水流は深海循環を駆動する。 サーモは熱、ハラインは塩分を意味する。 温度と塩分の違いにより、海水の密度が変化する。 つまり熱塩循環は、水塊の温度と塩分の違いによる密度差の結果なのです」
非常に密度の高い水の温度と塩分は？ 温度が低く、塩分濃度が高いほど、最も密度の高い水が得られます。 水の体積を冷やすと、分子の動きが小さくなるので、同じ数の分子が占める空間が小さくなり、水の密度が高くなります。
海水の温度と塩分濃度の変化は、地表で起こります。 極付近では水が濃くなる。 極域の冷たい空気が水を冷やして温度を下げ、塩分濃度が高くなる。 海水から淡水が凍って海氷となり、残った水の塩分濃度が高くなる。 この非常に冷たく、非常に塩分の高い水は、密度が高く、沈みます。 この沈むことをダウンウェリングといいます。
このビデオ講義では、海洋における生物の垂直分布について説明します。 海水の密度は海流を作り出し、異なる生物に異なる生息環境を提供する（5d）。 http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).
その後、2つのことが起こります。 密度の高い水はより深い水を押し出し、その水は海底に沿って移動する。 この深い水は、流れるにつれて密度の低い水と混ざり合います。 海面流は、密度の高い水が沈んだ海面上のスペースに水を移動させます（下図）。 南極沖の深海にも水が沈みます。
冷たい水（青い線）は北大西洋で沈み、海底を流れ、太平洋やインドで湧き上がります。 その後、水は表層流（赤線）に乗って北大西洋に戻る。 南極大陸沖にも深層水ができます。
無限にある水が海底に沈むことはできないので、水は深海からどこかで表層に上がってこなければなりません。 このプロセスは湧昇と呼ばれます（下図）。
湧昇は、風によって押し流された表面の密度の低い水の代わりに、下から密度の高い水を押し出します。
一般に湧昇は、風で水が強く海岸から離れたときに海岸に沿って起こります。
湧昇は、それが起こる場所では非常に重要である。 底にいる間、冷たい深層水は、水柱を通って落ちてきた栄養分を集めています。 湧昇は、それらの栄養素を水面にもたらします。 その栄養分がプランクトンの成長を支え、豊かな生態系のベースとなるのです。 カリフォルニア、南米、南アフリカ、アラビア海はすべて沖合湧昇の恩恵を受けています。
湧昇のアニメーションはこちら。 http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.
湧昇は、赤道に沿って、北赤道海流と南赤道海流の間でも起こります。 風によって表層水が赤道の北と南に吹き流されるため、深層水が湧昇するのです。
授業のまとめ
- 海洋表層流は、地球規模の風、コリオリ効果、各海域の形状によって生み出されます。
- 太平洋と大西洋には、北半球では時計回り、南半球では反時計回りに回るジャイルという円形パターンを持つ表層流があります。
- 海洋表層循環は、暖かい赤道海水を極に、冷たい極海水を赤道に向かって運ぶ。
- 熱塩循環は深海流を駆動する。
- 冷たく栄養豊富な水の湧出は、表面水が海岸から吹き飛ばされたり、赤道水が外側に吹き出されたりして生物的に豊かな領域を作り出す。
復習問題
- 海洋の表面流のパターンは何によって引き起こされるか？
- 海洋表面流はどのように気候に影響するか？
- コリオリ効果とは何であろうか？
- 深くて濃い水は、どのようなプロセスで表面に上がってくるのでしょうか？
- 湧昇域はなぜ海洋生物にとって重要なのでしょうか？
参考文献・補足リンク
- 海流について学ぶ 5分（英語版）
- NOAA’s Ocean Explorer program http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
- NOAA による6年生から12年生向けの海流に関するチュートリアル。 http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
- Cool Jobs。 Oceanographer http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html
Points to Consider
- 一部の科学者は、グリーンランドの氷が十分に溶ければ、メキシコ湾流が停止するかもしれないと仮定しています。 なぜこのようなことが起こりうるのでしょうか。
- メキシコ湾流が停止したら、ヨーロッパの気候にはどのような影響があるのでしょうか。
- 海水の動きは、海の生活にどのように貢献しているのでしょうか。
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