メキシコ湾流

北大西洋西部の海面水温:北米大陸の大部分は黒と濃い青(寒色)で、メキシコ湾流は赤(温色)で示されています。出典:NASA

メキシコ湾流は、メキシコ湾に源を発し、フロリダ海峡を通ってアメリカ合衆国東海岸を北上する、暖かく速い大西洋の海流です。北緯36度(ノースカロライナ州)付近で東に方向を変え、北大西洋流として北西ヨーロッパへと向かいます。西からの強化により、メキシコ湾流は北米東海岸沖で北向きに加速する海流となります。北緯40度0分、西経30度0分付近でメキシコ湾流は2つに分かれ、北の海流(北大西洋海流)は北ヨーロッパを横断し、南の海流(カナリア海流)は西アフリカ沖で循環します。 / 北緯40.000度、西経30.000度 / 40.000; -30.000

メキシコ湾流は、フロリダからバージニア南東部(北緯36度付近)にかけてのアメリカ東海岸沿岸地域の気候に影響を与えており、さらに北西ヨーロッパの気候にも大きな影響を与えています。北西ヨーロッパの気候が同緯度の他の地域よりも温暖なのは、少なくとも部分的には強い北大西洋海流によるものだという見解が一致しています。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]メキシコ湾流は北大西洋環流の一部です。その存在は、大気圏内と海洋の両方で あらゆる種類の強力なサイクロンの発生につながっています。

歴史

1769年にロンドンで印刷されたベンジャミン・フランクリンのメキシコ湾流の海図

ヨーロッパ人によるメキシコ湾流の発見は、1512年のフアン・ポンセ・デ・レオンの探検にまで遡り、その後、カリブ海からスペインへ航海するスペイン船によって広く利用されるようになりました。[ 4 ]ポンセ・デ・レオンの1513年4月22日の航海日誌の要約には、「強い風が吹いていたにもかかわらず、前進できず後退する流れがあり、順調に進んでいるように見えたが、最終的には流れが風よりも強かったことが判明した」と記されています。[ 5 ]

ベンジャミン・フランクリンは北大西洋の循環パターンに興味を持つようになった。1768年、イギリス滞在中に、フランクリンは植民地税関局から奇妙な苦情を耳にした。「イギリスの小包がイギリスからニューヨークに到着するまでの時間は、平均的なアメリカの商船がロードアイランド州ニューポートに到着するまでの時間と比べると数週間も長い。商船はロンドンを出発し、テムズ川を下り、イギリス海峡を横断して大西洋を横断しなければならないのに、小包はコーンウォールのファルマスから出発するのである。」[ 6 ]

フランクリンは従弟でナンタケット島の捕鯨船長だったティモシー・フォルジャーに答えを求めた。フォルジャーは、商船は日常的に海流を横切っており、海流はクジラの行動、水温の測定、水の色の変化で識別できるが、郵便船の船長はそれに逆らって航行していると説明した。[ 6 ]フランクリンはフォルジャーに大西洋の海図に海流の経路をスケッチさせ、イギリスからアメリカへ航行する際に海流を避ける方法をメモさせ、その後、その海図をイギリス郵便局の長官アンソニー・トッドに転送した。[ 6 ]フランクリンのメキシコ湾流の海図は1769年にロンドンで印刷されたが、イギリスの船長にはほとんど無視された。[ 7 ]海図のコピーは1770年から1773年頃にパリで印刷され、3番目のバージョンは1786年にフランクリンによってフィラデルフィアで出版された。[ 8 ] [ 9 ]

20世紀半ば以降、海洋観測の進歩により、メキシコ湾流に関する科学的理解は大きく進歩しました。1950年代から1960年代にかけて、研究船と係留式流速計を用いた流速と水温の直接測定が始まりました。1970年代後半以降は、衛星リモートセンシング、特に海面水温(SST)画像、高度測定、海色センサーを介した観測により、科学者はメキシコ湾流の位置と変動をほぼリアルタイムで地図化できるようになりました。1992年に打ち上げられたNASAのTOPEX/ポセイドン計画とその後継計画は、海洋循環の強さと密接に関連する海面高度の継続的なデータを提供しました。さらに、漂流ブイと全球規模のアルゴフロートネットワークの設置により、定期的な海面下温度と塩分濃度のプロファイリングが可能になり、メキシコ湾流の構造と大西洋南北循環におけるその役割を3次元的に可視化できるようになりました。[ 10 ] [ 11 ]

プロパティ

メキシコ湾流自体は西から強められた海流であり、主に風圧によって駆動されている。[ 12 ] 1958年、海洋学者ヘンリー・ストンメルは「メキシコ湾からの水は実際にはほとんど流れ込んでいない」と指摘した。[ 13 ]一方、北大西洋海流は主に熱塩循環によって駆動されている。この海流が大西洋を北東に横断して暖かい水を運ぶことで、西ヨーロッパ、特に北ヨーロッパは、本来よりも暖かく穏やかな気候となっている。[ 14 ]

メキシコ湾流の位置は季節によって変化し、夏には北米の海岸に近づき、冬には遠ざかります。[ 15 ]

形成と行動

アイルランド西部のメキシコ湾流の進化は北大西洋海流として継続している

大西洋北赤道海流と呼ばれる海水の川が、中央アフリカ沖を西に流れています。この海流は南アメリカの北東海岸と交わると、2つの支流に分岐します。1つはカリブ海に流れ込み、もう1つはアンティル海流として西インド諸島の北東を流れます。[ 16 ]これらの2つの支流はフロリダ海峡の北で再び合流します。

熱帯地方では貿易風が西向きに吹き、[ 17 ]偏西風緯度で東向きに吹きます。[ 18 ] この風のパターンは、北大西洋を横切る負ので亜熱帯海面に応力を加えます。 [ 19 ] その結果、スベルドラップ輸送は赤道方向に進みます。[ 20 ]

亜熱帯海嶺の西側縁部における北向きの風によって生じる潜在渦度の保存と、北向きに移動する水の相対的な渦度の増大により、輸送は狭く加速する極向きの海流によって均衡する。この海流は海盆の西側境界に沿って流れ、西側境界海流との摩擦の影響を上回り、ラブラドル海流として知られている。[ 21 ] 潜在渦度の保存はメキシコ湾流に屈曲をもたらすが、メキシコ湾流の位置が変化すると時折屈曲が途切れ、暖流と冷流が別々に形成される。[ 22 ] この全体的なプロセスは西方強化と呼ばれ、メキシコ湾流などの海盆の西側境界における海流は、東側境界における海流よりも強くなる。[ 23 ]

その結果、メキシコ湾流は強い海流となり、フロリダ海峡を通過する水の流量は毎秒3000万立方メートル(30スベルドラップ)に達する。ニューファンドランド島の南を通過すると、この流量は1億5000万スベルドラップに増加する。 [ 24 ]メキシコ湾流の流量は、大西洋に注ぐすべての河川の流量(合計0.6スベルドラップ)をはるかに上回る。しかし、メキシコ湾流は南極周極流より弱い。[ 25 ]メキシコ湾流の強さと近さを考えると、米国東海岸のビーチは大規模な海面異常の影響を受けやすく、それが海岸侵食 の速度に大きな影響を与える可能性がある。[ 26 ]

メキシコ湾流は、通常、幅100km(62マイル)、深さ800~1,200メートル(2,600~3,900フィート)である。流速は表層付近で最も速く、最大速度は通常約2.5メートル/秒(5.6マイル/時)である。[ 27 ] メキシコ湾流が北へ移動すると、運ばれた暖かい水は蒸発冷却を受ける。冷却は風によって駆動され、水面上を移動する風が蒸発を引き起こし、水が冷却されて塩分濃度と密度が増加する。海氷が形成されると、塩分は氷から除外され、このプロセスは塩水排除として知られる。[ 28 ] これら2つのプロセスにより、密度が高く冷たい水(より正確には、より低い温度でも液体である水)が生じる。北大西洋では、水は非常に密度が高くなるため、塩分が少なく密度の低い水の中を沈み始める。 (対流作用は溶岩ランプに似ています。)この冷たく密度の高い水の下降流は、南に向かう流れである北大西洋深層水の一部となります。[ 29 ]海藻は流れの中に ほとんど存在しませんが、その東側には海藻が密集しています。[ 30 ]

2018年4月、イギリスの科学誌「ネイチャー」に掲載された2つの研究[ 31 ] [ 32 ]によると、メキシコ湾流は少なくとも1600年で最も弱い状態にあることが判明した[ 33 ] 。

局所的な影響

メキシコ湾流はフロリダ半島の気候に影響を与えています。フロリダ沖合のフロリダ海流と呼ばれる部分は、冬季には平均水温が少なくとも24℃(75℉)、夏季と秋季には29℃(84℉)に達します。[ 34 ] この温水域を通過する東風は、メキシコ湾流上の暖かい空気を内陸部に運び、[ 35 ]冬の間、フロリダ半島全体の気温を米国南東部の他の地域よりも穏やかに保っています。

メキシコ湾流は、春から夏にかけて、フロリダからマサチューセッツ州南東部端まで、東海岸に沿って北上する多種多様な熱帯魚や生物を運びます。メキシコ湾流の暖かい水に沿って、東海岸沖では、餌を探している熱帯魚が頻繁に見られ、その中には、バトイ上科イルカバラクーダモンガラカワハギのいくつかの種が含まれます。メキシコ湾流がマサチューセッツ州ナンタケット島に近いことその生物多様性を高めています。なぜなら、ここは南方の植物種の北限であり、北方の植物種の南限でもあるからです。ナンタケット島の冬の気温は、わずか北に30マイルのところにある本土の冬の気温よりも高くなります[ 36 ] [ 37 ] 。ナンタケット島の北、ニューイングランド海岸沿いから北のカナダ東海岸にかけては、冷たいラブラドル海流が流れています。

メキシコ湾流の北大西洋海流は、同様の暖流とともに、アイルランドとイギリス西海岸の気温を東部より数度高く保つのに役立っています。[ 38 ] しかし、その差が最も顕著になるのは、スコットランドの西海岸の島々です。[ 39 ]メキシコ湾流と強い偏西風がヨーロッパに及ぼす顕著な影響は、ノルウェー沿岸で発生します。[ 14 ]ノルウェーの北部は北極圏に近く、その大部分は冬には氷と雪に覆われます。しかし、ノルウェーの沿岸のほぼ全域は、年間を通じて氷も雪もありません。[ 40 ]メキシコ湾流による温暖化効果により、北ノルウェー沿岸でかなり大規模な集落が開発され、維持されてきました。これには北極圏の北で 3 番目に大きな都市であるトロムソも含まれます。メキシコ湾流によって暖められた気象システムは北ヨーロッパに流れ込み、スカンジナビア山脈の背後の気候も暖めます。

将来の予測

メキシコ湾流の崩壊の可能性は、いくつかのニュース出版物で取り上げられています。[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] IPCC第6次評価報告書は、この問題を具体的に取り上げ、モデル予測と理論的理解に基づくと、温暖化の気候下でもメキシコ湾流が停止することはないと判断しました。[ 46 ]大西洋南北循環(AMOC)が弱まるにつれてメキシコ湾流は減速すると予想されますが、AMOCが崩壊したとしてもメキシコ湾流が崩壊することはありません。[ 46 ]しかし、この減速は、北米沿岸の海面上昇、中緯度の降水量の減少、ヨーロッパと熱帯地方周辺の強雨パターンの変化、北大西洋の嵐の強化など、重大な影響を及ぼすでしょう。[ 46 ]

サイクロン形成への影響

ハリケーン・サンディは2012年にメキシコ湾流に沿って北上するにつれて勢力を強めた。

メキシコ湾流の縁に沿った暖かい水と温度のコントラストは、熱帯性であろうとなかろうと、サイクロンの強度を増すことが多い。熱帯性サイクロンの発生には通常、26.5 °C (79.7 °F) を超える水温が必要である。[ 47 ]熱帯性サイクロンの発生はメキシコ湾流上では一般的であり、特に 7 月には多い。嵐はカリブ海を西に進み、その後北方向に進んで米国東海岸に向かって曲がるか、北西方向の進路を維持してメキシコ湾に入る。[ 48 ]このような嵐は強風を引き起こし、米国南東部の沿岸地域に甚大な被害をもたらす可能性がある。2012年のハリケーン サンディは、メキシコ湾流に沿って進み勢力を増しているハリケーンの最近の例である。[ 49 ]

強い温帯低気圧は、寒い季節にメキシコ湾流の影響を受けて、浅い前線帯に沿って著しく発達することが示されています。[ 50 ]亜熱帯低気圧もまた、メキシコ湾流付近で発生する傾向があります。1951年から2000年の間に記録された亜熱帯低気圧の約75%は、この暖水流付近で発生し、年間2回の活動のピークは5月と10月に発生しました。[ 51 ]海中の低気圧はメキシコ湾流の下で発生し、海面下3,500メートル(11,500フィート)の深さまで広がります。[ 52 ]

メキシコ湾流リング

メキシコ湾流は、蛇行によって別のルートから遮断された湾流が周期的にリングを形成し、独立した渦を形成します。これらの渦には2種類あります。冷核リングは低気圧(北半球では反時計回り、南半球では時計回り)に回転し、暖核リングは高気圧性に回転します。これらのリングは、起源となる海水の独特な生物学的、化学的、物理的特性を、流入先の海水に伝える能力を持っています。

参照

参考文献

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さらに読む