海 海と気候

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/04/13 09:02 UTC 版)

海と気候

海は、太陽エネルギーを原動力とした水循環により、地球の気候にも大きな影響を及ぼしている。

海の影響を特に受ける気候は海洋性気候と呼ばれる。海洋の影響といっても様々であり、海から蒸発する水蒸気によって湿度は一般的に高いものの、それが降水量に比例するとは必ずしも言えない。海流のうち暖流が流れる地域や一般的な海域においては海からの水分や風が雨をもたらし降水量が多くなる傾向がある。寒流が流れる海岸部においては、上層の空気は暖かいのに対し、下層の空気は寒流によって冷やされるため、上昇気流が発生しない。は上昇気流によって発生し、雲からが降るため、雲が形成されないこういった海岸では降水量は非常に少ない。こうして形成された海岸砂漠は大陸の西岸に多いため、西岸砂漠とも呼ばれる。チリアタカマ砂漠ペルー沿岸部、ナミビアナミブ砂漠などはこういった地域である。ただし大気中の湿度は高いため、これらの海岸砂漠にはしばしばが発生し砂漠を覆う。

水圏としての海

現在の地球表面に存在する水の総量は14億km3とされているが、その中で海水が断然多く約97.5%の13億5000万km3を占める。次に多いのは氷床で2500万km3と推定されている。海の深さは3000 - 6000mの範囲が最も広く、この範囲の面積は海洋の70%、地球の全表面積のほぼ半分を占めている。

赤道近くの海の表面は太陽の光を受けて温められ、温かい水の流れ(暖流)となって流れてゆくほか、大量の水蒸気を発生する。1年間に海から蒸発する水量は50.5万km3と見積もられており、台風の発生など地球の気象に大きな影響を及ぼしている。蒸発した水量の91%は直接海上に降水するが、残りの9%が陸地に雨や雪として降水し、河川氷河地下水を経由して最終的には海に戻る。

他方、海底の一部から海水が地球内部深くに吸収されており、その量を年間23億トンと推計し、約6億年後に地球の海が消失する可能性を予測する研究もある[8]

海水は塩化ナトリウム(NaCl:いわゆる)を主成分とする塩分が含まれている。塩化ナトリウム以外にも各種のイオンが溶解しているが、海水中の総塩分濃度は周辺の影響によって異なる。例えば大河の河口近くや氷河が海に流れ込んでいる場所では塩分濃度(イオンの総量)は低く、逆に蒸発が盛んな海域では塩分濃度が高くなる。海氷が形成される時にも水分が選択的に凍るため、塩分に富んだ海水が分離される。グリーンランド南極周辺で作られる冷たく塩分の濃い海水は比重が大きいため深く沈み込み、深層流となって地球全体を巡っている[9]

海水は塩分などが含まれるため淡水に比べて凍結しにくい性質を持つが、-1.9℃以下になると凍りはじめる。こうして作られた海氷は、北極海の大部分を覆っており、またより緯度の低いバルト海オホーツク海セントローレンス湾ハドソン湾ベーリング海などの海域でも冬季には凍結する海域がある。しかし、年間を通じて結氷したままなのは北極海のみであり、それも全域ではなく夏季には南部を中心にかなりの海域で解氷する。こうして形成された氷は冬季には南方の海域に押し寄せることがあり、これらは流氷と呼ばれる。また、これとは別に南極の棚氷や北半球の氷河といった陸氷から海に巨大な氷山が流れ出すことがある。

各イオン間の比率は全海洋でほぼ一定である。下記に塩分濃度を3.5%とした場合のイオン濃度を表にまとめた[10]

海水中のイオン濃度
(データは『地球の水圏』[10]より)
成分 濃度(g/kg) 重量百分率(%)
Cl- 19.35 55.07
Na+ 10.76 30.62
SO42- 2.71 7.72
Mg2+ 1.29 3.68
Ca2+ 0.41 1.17
K+ 0.39 1.10

海水中に含まれる溶存物質

含まれる溶存物質のうち、77.74%が塩化ナトリウム、10.89%が塩化マグネシウム硫酸マグネシウム硫酸カルシウム硫酸カリウムがそれぞれ4.74% 3.60% 2.46%、炭酸カルシウムが0.34%、臭化マグネシウムが0.23%である[11]

海水中に含まれる主な元素は

海流

世界の海流図(暖流は赤、寒流は緑)、1943年アメリカ陸軍による

海流とは、海の一定場所においてほぼ決まった方向に流れる幅広い海水の流れを言う。大洋の表面近くでは北太平洋、南太平洋、北大西洋、南大西洋などの海域ごとにまとまった強い流れが循環している。これらの海流はコリオリの力によって、北半球では時計回りに、南半球では反時計回りに循環している[13]。即ち赤道付近で東から西向きに流れてきた温かい海流が、陸地近くで南北に分かれて大陸沿岸を北上(または南下)する。例えば日本周辺では暖流の黒潮フィリピン近海から北上してきて四国沖で東に向きを変え、東海関東地方沖を流れて、東北地方の東の海上で北から来た寒流の親潮と衝突し、東へ向かってゆく。暖流は熱帯近くの海で温められて水蒸気を蒸発させているため、高温で塩分濃度が高い。寒流は低温で塩分濃度は暖流より低いが、リン (P) などの栄養塩類に富んでおり、魚の餌となるプランクトンを大量に発生させて良好な漁場を作る。研究が進むにつれて世界の気候にも影響を与えていることが明らかになりつつある。

深層流とは、1000m以上の深海をゆっくり流れる、グリーンランド周辺で形成された冷たくて塩分濃度の高い海水である。この冷水は赤道を越え約1000年かけて南極まで流れ、南極大陸周辺を廻る。この間 南極の冷たい海からも低温高濃度の海水の供給を受けて混合される。この冷たい深層流はその後太平洋やインド洋へ北上して行き各所で湧昇流となって海面へ到達する。北太平洋東部の水深2000mの海域では約2000年前に深海に沈んだ海水が観測されている(放射性炭素を使った年代分析による)。太平洋やインド洋で海面へ上昇した深層流は、表層の海流の一部となってグリーンランド沖へ戻ってゆく[14]。この循環のことを熱塩循環と呼ぶ。

世界の海洋面積割合

世界の海洋面積割合[15]
海洋名 面積(百万km2 体積(百万km3 最大深度(m) 平均深度(m) 平均水温(℃) 平均塩分濃度(%)
太平洋 166.2 696.2 10,920 4,188 3.7 3.49
濠亜地中海(a) 9.1 11.4 7,400 1,252 6.9 3.39
ベーリング海 2.3 3.4 4,097 1,492 2.0 3.03
オホーツク海 1.4 1.4 3,372 973 1.5 3.09
黄海東シナ海 1.2 0.3 2,292 272 --- ---
日本海 1.0 1.7 3,796 1,667 0.9 3.41
カリフォルニア湾 0.2 0.1 3,700 724 9.1 3.05
太平洋地域合計 181.3 714.4 10,920 3,940 --- ---
大西洋 86.6 323.4 8,605 3,736 4.0 3.53
アメリカ地中海(b) 4.4 9.4 7,680 2,164 6.6 3.60
地中海 2.5 3.8 5,267 1,502 13.4 3.49
黒海 0.5 0.6 2,200 1,191 --- ---
バルト海 0.4 0.04 459 101 3.9 2.60
大西洋地域合計 94.3 337.2 8,650 3,575 --- ---
インド洋 73.4 284.3 7,125 3,872 3.8 3.48
紅海 0.5 0.2 2,300 538 22.7 3.88
ペルシャ湾 0.2 0.02 170 100 24.0 3.67
インド洋地域合計 74.1 284.6 7,125 3,840 --- ---
北極海 9.5 12.6 5,440 1,330 -0.7 2.55
北極多島海(c) 2.8 1.1 2,360 392 --- ---
北極海地域合計 12.3 13.7 5,440 1,117 --- ---
全海洋 362.0 1349.9 10,920 3,729 --- ---

(a) スンダ諸島フィリピンニューギニア島オーストラリアで囲まれる地中海
(b) カリブ海メキシコ湾の総称。
(c) カナダ北東多島海、バフィン湾ハドソン湾の総称。
北極海地域は、独立した大洋とみなす場合と、大西洋の一部とみなす場合がある。

海底の地質

海底の重力分布 (1995, NOAA)
中央海嶺と広がってゆく海底岩盤海洋底が中央海嶺を中心に拡大している模式図。

海底と大陸の基盤岩は、異なる岩石で構成されている。海底の基盤は比重の大きな玄武岩で出来ているのに対して、大陸の基盤は比重の軽い花崗岩が主体となっている。プレートテクトニクスによれば、海洋底を形成する岩盤(海洋プレートの上部)は中央海嶺で造られる。ここは地下深部からマントル物質が上昇して来る場所である。海嶺の地下にはマントル成分の一部が融解したマグマ溜まりがあり、マグマが順次冷却固化して玄武岩の岩盤が形成される。海洋プレートはその後海嶺から遠ざかるように動き、別の海洋プレートか大陸プレートに衝突して地殻の下に沈みこんでゆく。海嶺から他のプレートに衝突するまでの間は深い平坦な海底(深度3000-6000m)となっており、海洋底面積の大部分を占める。他のプレートと衝突して沈み込んでいる部分は、海溝トラフと呼ばれる溝状の深い部分である。海洋底はプレート境界で地球内部に沈み込んでゆくため、その寿命は最も古いものでも2億年程度である。

海洋底はほとんど平坦であり陸から遠いため、陸を起源とする砂礫などは堆積しない。代わりに海洋に広く生息する珪藻放散虫の死骸を含むチャートなどの岩石や、海水から化学的に析出するマンガン団塊などがゆっくり堆積してゆく。南太平洋には玄武岩質の火山島が点在しており、その周囲にはサンゴ礁が広がっている。火山島は噴火が終わると段々低くなって海に沈んでゆくが、サンゴ礁がある場合は島が沈む速度よりもサンゴの成長速度のほうが速いため、石灰岩の島が出来る。

沈み込み型:海洋-大陸
沈み込み型:海洋-海洋

プレートを形成している海底岩盤は海溝で地下へ沈みこんでゆくが、岩盤の上に載ったこれらチャートや海底火山や石灰岩などの岩石類はプレート衝突の際に相手のプレートに乗り上げてしまうことがある。地下深く沈み込んだプレートの上側は、右図のように火山活動が活発な場所である。地下に沈んだ海洋プレートから搾り出された水が周囲のマントルを部分溶解して花崗岩質マグマを作り、大陸の基盤が形成されている場所である(すなわち大陸を構成する花崗岩は海洋プレートの沈み込みによって作られる)。地下に沈むプレートから離れて相手側のプレートに乗り上げた火山島やサンゴ礁は、その後の火山活動によって陸地に取り込まれてしまうが、これを「付加体」と呼んでいる。海洋起源の石灰岩の大きな山があったり、三葉虫アンモナイトなどの海生生物の化石が地上で採取できたりするのは、そこが「付加体」だからである。大陸地殻は海洋地殻よりも軽いため、一旦形成された大陸は(侵食を受けながらも)地表に残り続ける。

大陸棚と大陸斜面

大陸棚:左から、海岸、大陸棚、大陸斜面、コンチネンタルライズ

大陸や大きな島の周辺には深さ130mより浅い平坦な海域が広がっている。大陸周辺の浅海は大陸棚と呼ばれ、島の周辺のものは島棚と呼ばれるが、これらの幅は0 - 1400kmである。大陸棚の地質は大陸と同じものである。太平洋周辺では大陸棚は顕著では無いが、大西洋では広い面積を有しており、石油などの鉱物資源が豊富である。大陸棚の外側はかなり急な斜面「大陸斜面」となって深さを増す。大陸斜面と海洋底の間にはやや平坦なコンチネンタルライズと呼ばれる地形がある。大陸棚と大陸斜面の境界の深さは南極やグリーンランドを除く全世界でほぼ一致しており(水深130m)、直近の氷期最盛期の海水面に相当する。


注釈

  1. ^ 日本に古来あった大和言葉では、もともと「う・み」という音である。「う」は「大」という意味で、「み」は「水」の意味。つまり、大水(おおきなみず)、という意味の言葉であった、というのが主流の説だという。(出典:語源由来辞典)。
  2. ^ seaに対してoceanのほうが広大さがある、というニュアンスが含まれている。なお英語では(成句以外では)「the sea」「the ocean」などと、(あえて、意識的に)theをつける。
  3. ^ 広辞苑』では「地球」と表現することで、あくまで「地殻表面」についてだ、とのニュアンスを伝えている。
  4. ^ 日本語の場合は「みず+うみ」という構成法によって語をつくりだしたが、それに対してラテン諸語のイタリア語、フランス語、あるいはゲルマン語系の英語でも「lac」「lago」「lake」などとして、基本的にもとから海とは別の語を立てている。
  5. ^ 陸地上の水面にはもあるが、これは海とつながっていても海には含めない。なお陸地上には、(淡水でなく塩水を湛えた)塩湖もあるが、これに関しては「lake 湖」に分類することも、「海」に分類されていることもある。
  6. ^ この値は『地球の水圏』[6]による大陸棚外縁のおよその水深。
  7. ^ 江戸時代の川柳森田健作主演『おれは男だ!』など青春ドラマでも「海のバカヤロー!」(あるいは海に向かって「バカヤロー」)と叫ぶのが定番になっている。

出典

  1. ^ a b c 岩波書店広辞苑』第6版「海」
  2. ^ 理科年表地学部「世界各緯度帯の海陸の面積とその比」
  3. ^ 理科年表地学部「おもな海洋」
  4. ^ 海はどうして塩からいのですか?”. 公式ウェブサイト. 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (JAMSTEC). 2024年2月11日閲覧。
  5. ^ 海の豆知識”. 2024年2月11日閲覧。
  6. ^ 青木他 1995, p. 26.
  7. ^ a b c 宇田 1969, pp. 80–82「IV 海の色、光、透明度」海の色。
  8. ^ 広島大と静岡大、岩盤含水モデル構築/海水、年23億トン減少」」『日刊工業新聞オンライン』日刊工業新聞社、2017年10月25日、科学技術・大学面。2018年6月3日閲覧。
  9. ^ []国立極地研究所(2018年6月3日閲覧)。[出典無効]
  10. ^ a b 青木他 1995 [要ページ番号]
  11. ^ 宇田 1969, p. 8「 I 海とは何か p.8 第2表 海水中に溶けた塩類、元素(および河川との対比)」
  12. ^ 大浜 1994 [要ページ番号]
  13. ^ ピネ 2010, pp. 223, 201.
  14. ^ ピネ 2010, p. 223.
  15. ^ データブック オブ・ザ・ワールド 2008, p. 3.
  16. ^ 海洋政策”. 公式ウェブサイト. 内閣府. 2018年6月3日閲覧。
  17. ^ 防災情報”. 公式ウェブサイト. 気象庁. 2018年6月3日閲覧。
  18. ^ Selsis, F. et al. 2007, p. 453-.






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