海流：それらがどのように生成されるか、タイプ、結果、重要性 - 環境 - 2024

電流が表面と深層水の両方の大規模な変位であり、風によって引き起こされる、地球の回転、温度及び塩分の差。彼らは浅くて深いことがあり、浅いものは最初の200から400メートルの深さに現れます。その一部として、より深いところにある深い流れ。

表面的な海流は、風による水の押し込みと、温度と塩分の違いによる深い海流によって生成されます。

世界の主な海流。出典：Michael Pidwirny博士（http://www.physicalgeography.netを参照）/パブリックドメイン

浅い海流と深い海流の両方が互いに補完し合い、大きな海洋コンベヤーベルトを形成しています。したがって、水塊は、赤道から極圏に移動し、深い海流に戻る表面流の中を移動します。

深い海流の場合、それらは赤道に戻り、すべての海を通して南極大陸に続きます。南極大陸では、彼らは東に向かい、インド洋を横切り、そこから太平洋に向かいます。暖かい海流が北上し、大西洋に戻ります。

海流のシステムは、いわゆる海洋循環を形成し、そこを介して水が惑星の海洋を循環します。大西洋に2つ、太平洋に2つ、インド洋に1つ、計5つの主な循環があります。

最も顕著な海流の中には、メキシコ湾、ラスアグハス、東オーストラリア、フンボルト、地中海の海流があります。すべての海流は、気候を調整し、栄養素と生物多様性を分配し、航行を促進することにより、惑星系の重要な機能を果たします。

海流はどのように生成されますか？

-一般的な海洋条件

海には表面温度勾配があり、最高温度は36℃の紅海にあり、最低気温は-2℃のウェッデル海（南極）にあります。同様に、垂直方向の温度勾配があり、最初の400 mに温水があり、1,800 m未満の非常に寒い地域にあります。

また、塩分勾配もあり、大西洋などの降水量が少ない地域では塩分が多く、雨が多い場所では塩分が少なくなります（太平洋）。一方、沖合に比べて淡水を供給する河川が流れる海岸は塩分が少ない。

次に、温度と塩分の両方が水の密度に影響します。温度が高いほど密度は低く、塩分濃度が高いほど密度は高くなります。しかし、海水が凍って氷を形成すると、その密度は液体の水の密度よりも高くなります。

-コリオリ効果

地球はその軸を中心に東に回転し、地表を横切って移動するオブジェクトに明らかな偏向を引き起こします。たとえば、赤道からアラスカ（北）のサイトに向かって発射された発射物は、ターゲットの少し右に着陸します。

これと同じ現象が風と海流に影響し、コリオリ効果として知られています。

-流れの発達

表面電流

地球の差動加熱により、赤道付近の気温は高く、極では気温が低くなります。熱気の塊が上昇し、真空、つまり低圧領域が作成されます。

そのため、熱風によって残された空間は、風の作用により移動する寒冷地（高圧ゾーン）からの空気で満たされます。さらに、地球はその回転運動で赤道に遠心力を引き起こし、この領域で水が北と南に移動します。

同様に、真水をもたらし、塩を希釈する雨が多いため、赤道付近の水は塩分が少なくなります。極に向かって雨が少なく、水の大部分が凍結しているため、液体水中の塩の濃度が高くなります。

一方、赤道では、太陽放射の入射率が高いため、水温が高くなります。これにより、このエリアの水が膨張し、水位または高さが上がります。

北大西洋旋回の表面流

北大西洋におけるこれらの要因の影響を分析すると、海流の閉じた循環の大きなシステムが生成されることが観察されます。それは北東から来る風（貿易風）から始まり、表面的な海流を引き起こします。

これらの北東の海流は、赤道に到達すると、アフリカの西海岸から始まり、回転により西向きに移動します。その後、アメリカに到着すると、赤道海流は北への継続的な地上の障害物に遭遇します。

北大西洋の流れ。ソース：ゴダード宇宙飛行センター派生作MagentaGreen（SVGバージョン）/パブリックドメイン

障害物の存在、赤道の遠心力、赤道海域と極域水域の温度差により、海流が北東に流れます。カリブ海の島々とユカタン海峡の間の狭い海峡を循環するとき、海流はその速度を上げます。

その後、メキシコ湾からフロリダ海峡を通過し、アンティル海流に加わることで強化されます。ここから北アメリカの東海岸に沿って北にコースを続け、その後北東に進みます。

北大西洋旋回の深い流れ

北に向かう途中で、ガルフストリームは熱を失い、水が蒸発して塩分が多くなり、密度が高くなり、深海に流れ込みます。後で北西ヨーロッパの土地の障害に到達すると、分岐して1つの枝が北に続き、次に西に曲がり、もう1つの枝は南に続き、赤道に戻ります。

北大西洋旋回の閉鎖

西ヨーロッパと衝突する北大西洋ジロの海流の支流は南に向かい、カナリア海流を形成します。このプロセスでは、西方向の地中海の海流が組み込まれ、大西洋に大量の塩分をもたらします。

同様に、貿易風はアフリカの海岸の水を西に押し、北大西洋ターンを完了します。

北大西洋亜極循環

現在進行中の北は北大西洋亜北極循環を形成し、西に向かって北アメリカと合流します。ここでは、南に向かう冷たい深いラブラドール海流が形成されます。

このラブラドールオーシャンストリームは、湾岸ストリームの下を反対方向に通過します。これらの電流の動きは、温度と生理食塩水の濃度の差（熱塩電流）によって与えられます。

大型海上コンベヤーベルト

熱塩流のセットは、表面流の下を循環する海流のシステムを形成し、大きな海洋コンベヤーベルトを形成します。それは北大西洋から南極大陸に行く冷たい深い流れのシステムです。

海洋コンベヤーベルト。出典：Avsa / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

南極では海流が東に流れ、オーストラリアを通過すると北太平洋に向かいます。このプロセスでは、海水は温暖化しているため、北太平洋に到達すると水が上昇します。その後、彼らは暖かい表面流の形で大西洋に戻り、インド洋を通過し、海洋の循環とつながっています。

海流の種類

それらを引き起こす要因とそれらが循環する海面レベルによって定義される海流には2つの基本的なタイプがあります。

浅瀬と深海の海流。出典：Thomas Splettstoesser /パブリックドメイン

表面海流

これらの海流は、海の最初の400〜600 mの深さで発生し、風と地球の自転によって引き起こされます。それらは海洋の水の質量の10％を占めます。

深海流

深い海流は600 mの深さの下で発生し、海水塊の90％を移動します。これらの流れは、水温（「熱」）と塩濃度（「塩」）の違いによって引き起こされるため、熱塩循環と呼ばれます。

主な海流

世界の主な海流。マリアナQM / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）

海洋循環

風のパターンと地球の自転の作用により、海流は海洋循環と呼ばれる海流の循環システムを形成します。主なターンは6つあります。

• 北大西洋旋回
• 南大西洋旋回
• 北太平洋旋回
• 南太平洋ジロ
• インド洋のターン
• 南極スピン

各ターンは異なる電流によって形成され、各ターンの西端の電流は対応する極に向けられます。つまり、北大西洋と北太平洋の旋回流は北極に移動し、南大西洋、南太平洋、インドの旋回流は南極に移動します。

海洋循環。出典：NOAA /パブリックドメイン

各循環の西側の限界の流れは最も強く、メキシコ湾の流れは北大西洋の循環に、黒潮は北太平洋の循環に対応しています。

南大西洋循環において、最も強い流れはブラジルのものであり、南太平洋では東オーストラリアのものです。その一部として、ジロデルインディコには、北から南にアフリカの東海岸に沿って走るラスアグハス海流があります。

北大西洋旋回を例にとると、システム全体が4つの海流で構成されていることがわかります。このジロには、西の湾流に加えて、北東に向かう北大西洋流があります。

次に、東に南東に向かうラスカナリアス海流があり、回路は西赤道海流で閉じます。

メキシコ湾ストリーム

この海流は北大西洋の循環の一部であり、メキシコ湾で生まれたため、そのように呼ばれています。ここでは、地表水が加熱されて膨張し、より冷たい北の海に比べて海面が上昇します。

したがって、海流は湾から北に生成され、そこで水はヒートシンクを失い、北大西洋海流を形成します。

西ヨーロッパの気候

メキシコ湾流はメキシコ湾から運ばれる熱のおかげで、西ヨーロッパの気候の調整に大きく貢献しています。グリーンランドから放出されたこの熱は、西風によって大陸に向かって吹き出され、大陸の温度を緩和します。

地中海の流れ

地中海は、ジブラルタル海峡を介して大西洋と14.24 km幅でつながることを除いて、ほぼ閉鎖された盆地です。この海は、暖かい夏の蒸発により、毎年約1 mの水を失っています。

大西洋とのつながりと生成される海流により、失われた水を新たにして酸素を供給することができます。地中海を流れる海流が湾岸の流れに貢献しています。

塩分勾配

塩分と温度は、地中海と大西洋の間に流れを生み出すように作用する基本的な要素です。閉ざされた場所で蒸発により水を失うことにより、地中海の塩分は海峡を越えて大西洋よりも高くなります。

塩分が多い水は密度が高く、底に行き、塩分濃度が低い大西洋に向かって深い流れを形成します。一方、大西洋の表層水層は、地中海の表層水層よりも暖かく、大西洋から地中海への表面流を発生させます。

フンボルト電流

それは南極大陸から南米太平洋岸に沿って赤道に移動する冷たい水の表面的な流れです。それは、南米沿岸と衝突したときの南太平洋の深海の冷水の一部の上昇または上昇から来ています。

それは南太平洋の亜熱帯ジロの一部であり、チリ、ペルー、エクアドルの海岸に大量の栄養素を供給する責任があります。

結果

熱および塩分分布

海流は、温かい海水と塩分濃度の低い冷たい海域に流れます。このプロセスでは、それらは海の周囲の熱と塩分を分散させるのに役立ちます。

気候への影響

暖かい水の塊を寒い地域に移動することにより、電流は地球の気候の調節に参加します。この例は、西ヨーロッパのメキシコ湾の潮流が及ぼす周囲温度の緩和効果です。

したがって、湾岸流が流れなくなると、西ヨーロッパの気温は平均6°C低下します。

ハリケーン

海流は熱を輸送することにより、蒸発により水分を提供し、ハリケーンの原因である風と密接な関係で循環運動を発生させます。

ガス交換

海水は、水蒸気、酸素、窒素、CO ₂を含む大気との一定のガス交換を維持しています_。この交換は、表面張力の破壊に寄与する海流による水の移動により可能になります。

沿岸モデリング

海流は、海底とそれらが通過する海岸の表面に摩耗と抗力（侵食）を及ぼします。何千年にもわたるこの侵食効果により、海底、海山、海岸線が形作られます。

栄養素の分布と生物多様性

一方、海流はそれらとともに栄養素とプランクトンを運びます。これは、海洋動物がより多くの食料が利用できる場所に集中するため、海洋動物の分布を調整します。

プランクトンは表面流によって受動的に運び去られ、栄養素の一部が底に沈殿し、そこで深層流によって移動します。その後、これらの栄養素は、いわゆる湧昇流や海洋の露頭で水面に戻ります。

海水のサージまたは露頭

深い海流は、いわゆる海水の湧昇流または露頭を生じさせます。深海に沈着した栄養分を運ぶ、冷たい深海の水面への上昇です。

上昇する海流。出典：NASA /パブリックドメイン

これが発生する地域では、植物プランクトンの個体数、したがって魚の個体数が大幅に増加しています。これらの地域は、ペルーの太平洋沿岸などの重要な漁場になります。

汚染物質濃度

海洋は人間の行動により深刻な汚染問題を抱えており、大量の廃棄物、特にプラスチックが含まれています。海流はこの破片を運び、表面の円形パターンにより、これらは定義された領域に集中しています。

これがいわゆるプラスチックの島が発生する場所であり、それは海洋の渦の中心の広い領域にプラスチックの破片が集中することによって形成されます。

同様に、表面的な海流と波および海岸線の形状の組み合わせにより、廃棄物が特定の領域に集中します。

生態系と地球上の生命の重要性

海洋移動

カメ、クジラ目（クジラ、イルカ）、魚などの多くの海洋種は、海流を長距離の海洋移動に使用します。これらの電流は、ルートを定義し、旅行エネルギーを減らし、食料を提供するのに役立ちます。

栄養素の可用性

海洋における水平方向と垂直方向の両方の栄養素の分布は、海流に依存します。これは次に、食物網の主要な生産者および基盤である植物プランクトンの個体数に影響を与えます。

栄養素があるところには、プランクトンとそれを食べる魚、海鳥のような魚を食べる他の種があります。

釣り

海流による栄養素の分布は、人間の釣りの利用可能性に影響を与えます。

酸素の可用性

海流は、水を動員することにより、水生生物の発達に不可欠なその酸素化に貢献します。

陸域生態系

沿岸および内陸の生態系は、大陸の気候を調節する範囲で、海流の影響を受けます。

ナビゲーション

海流は人間による航行の発達を可能にし、遠方の目的地への海上旅行を可能にしました。これにより、地球の探査、人類の拡散、貿易および経済発展全般が可能になりました。

電流の方向に影響を与える要因

海流が取る方向は、世界の海では規則的なパターンで表現されます。この方向のパターンは、力が太陽エネルギーと地球と月の重力である複数の要因によって決定されます。

日射量、気圧、風向

太陽放射は、風の原因である海流の方向に影響を与えます。これらは、風の方向に従う表面流の形成の主な原因です。

温度勾配と重力

太陽放射は、水を加熱して膨張させることにより、海流の方向にも影響を与えます。これにより、水量が増加し、海面が上昇します。他の地域よりも海の温度が高く（暑い）（寒い）。

これにより、段差、つまりスロープが形成され、水が下部に向かって移動します。たとえば、赤道では気温が高いため水が膨張し、他の地域よりも海面が8 cm高くなります。

塩分勾配

海流の方向に影響を与える別の要因は、海の異なる領域間の塩分の違いです。水は塩分を含んでいるため、その密度は増加および低下し、温度と塩分の勾配の関数として深層流が移動します。

海洋と沿岸の救済

大陸棚と海岸線の形状も海流の方向に影響を与えます。海岸に沿って流れる表面流の場合、地形がその方向に影響します。

一方、大陸棚と衝突するときの深い海流は、水平方向と垂直方向の両方の偏差を被ることがあります。

地球の回転とコリオリ効果

地球の回転は、赤道で遠心力を発生させ、電流を極に向かって押し進めることにより、風の方向に影響を与えます。さらに、コリオリ効果は、北半球では右に、南半球では左に電流を偏向します。

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