高校地理探究 海洋と海流—風と水温と塩分の違いから海の循環と沿岸気候を結ぶ｜武蔵野個別指導塾

寒流沿岸の乾燥を海面の冷却と大気の安定から考え、風による湧昇と深層まで続く海洋循環を読み解きます。

よくあるのは、寒流に沿う海岸が乾燥する理由を、海水が存在しないためだと書いてしまう場面です。海水は目の前にあります。それでも雨が少ない地域があるのは、海水があることと、水蒸気を含む空気が上昇して雨を降らせることが別だからです。海面の温度、空気の安定、風の向きがどうつながるかを順に見ていきます。

海の動きから何を読むか

資料問題には、海流の性質と流れる向きを対応させる型があります。暖流と寒流は、流れそのものの絶対的な温度だけで決める呼び名ではありません。周囲の海水と比べて暖かいか冷たいかに注目し、矢印がどちらからどちらへ水を運ぶかを読みます。矢印の向きが見えない表で、名前だけから出発点や到着点を補うことはできません。

次に、海面付近の風と海水の動きから湧昇を考える型があります。沿岸の表層水が沖へ運ばれれば、下の水が上がって補います。風向だけを暗記するのでなく、問題に示された表層水の移動方向を先に確認します。移動方向が示されない場合は、半球や海岸の向きなどが必要です。

さらに、沿岸の気候について因果を記述する型があります。寒流が流れるという条件から直ちに雨が降らないと決めず、冷たい海面が下層の空気を冷やし、上昇や雲の発達を抑えやすいという途中の関係を入れます。風、地形、気圧配置なども降水に関係するため、海流だけで地域の気候のすべてを決める説明は避けます。

風が動かす表層と密度が関わる深層

海流は海水が比較的まとまった向きに流れる現象です。海面付近では、風が海水を動かす大きな要因です。地球の自転に伴う転向の影響や陸地による流れの制約も加わり、広い海には循環が生じます。風と水が常に同じ向きに進むと考えると、沿岸で表層水が沖へ運ばれるしくみを読み違えます。問題に表層水の移動が明示されているときは、その条件を優先します。

暖流は周囲より暖かい水を運び、寒流は周囲より冷たい水を運びます。一般に低緯度から高緯度へ向かう流れには暖流、高緯度から低緯度へ向かう流れには寒流があります。ただし、緯度の向きだけで実際の海流を判定せず、周囲との水温差と資料の流向を照合します。暖流は沿岸の空気を暖め、寒流は冷やす方向に働きますが、その効果は風が海から陸へ吹くかなどにも左右されます。

図1のように、表層水が沿岸から離れると、下方から水が補われます。この湧昇で表層に達する水は、周囲の表層水より冷たく、栄養塩に富むことがあります。栄養塩は生物の生産を支える条件ですが、日光や他の条件も関係します。湧昇があれば必ず同じ量の生物が生じるとはいえません。

図1の上向き矢印は水が生まれることではなく、移動して不足を補うことを示します。湧昇は表層の風と結びつく一方、海全体では水温と塩分による密度の違いも水の移動に関係します。水温が低くなることや塩分が高くなることは、他の条件が同じなら海水の密度を大きくする方向に働きます。高緯度の一部で冷却などにより密度が大きくなった表層水は沈み、深層を移動します。深層水は別の場所で混合や湧昇によって上方へ戻り、表層の流れとつながります。

この循環を、冷たい水がどこでも沈み、暖かい水が必ず浮上する単純な輪として扱うことはできません。塩分も密度に関わり、実際の流れには風や海底地形、混合が関係します。水温だけが与えられ、塩分や周囲の密度が不明なとき、沈み込みの有無を断定する根拠は足りません。表層の流れと深層の流れを別々に覚えた後、沈降と上昇が両者をつなぐと考えます。

基本例題：海面から雨までの道筋

自作の条件を読んで答えてください。海岸Aに沿って周囲より冷たい海流が流れ、海から陸へ空気が移動します。海面付近の空気は冷やされ、その上の空気より低温になりやすいものとします。海岸Aで雲が発達しにくい理由を、海面付近の空気と上昇の関係を含む2文以内で説明してください。図2はこの条件を模式化したものです。

まず周囲より冷たい流れなので寒流です。図2では海面に接した空気が冷やされています。下層が上層に比べて冷たいと、下層の空気は上に動きにくく、大気は安定しやすくなります。雲の発達には空気の上昇と冷却が関係するので、上昇が抑えられれば雨雲も発達しにくくなります。

解答例は「寒流に冷やされた海面が、その上の空気を冷やします。下層の空気が上昇しにくくなり、雲が発達しにくいためです」です。必要な関係は、冷たい海面から下層の冷却、安定、上昇の抑制までです。「下層の空気が上層より冷たくなり安定する」と表現しても同じ因果を示せます。冷たい海面は蒸発を抑える方向にも働きますが、それだけで降水の有無を決めることはできません。冷却された空気中に霧や低い雲が生じる場合もあり、雲が全くないという意味ではありません。

標準例題：水の補充を追う

次の自作資料は、ある沿岸の表層水の移動を条件として与えたものです。海底や海岸の形は考えず、表中の関係だけを使います。各場合について、沿岸の下層水が上向きに補う傾向があるかを答え、根拠を1文で書いてください。

Pでは沿岸の表層水が離れるため、下から補う傾向があります。補給された水の性質を条件に戻すと、沿岸の表層は冷たくなり、栄養塩が増える方向に変化します。これが湧昇です。水が沖へ移るという原因と、下から補われるという過程を両方書きます。

Qでは表層水が沿岸に集まるので、Pと同じ理由による上向きの補給は導けません。集まった水が下向きに動く可能性を考えられますが、その強さはこの表から決まりません。下層水が冷たいという条件はQにもあります。それだけを見て湧昇と答えると、表層の移動方向を使っていないことになります。

Rは方向が不明なので、上向きの補給があるか判定できません。PにもQにもなりうるためです。「下層水が冷たいから上がる」と答えるのは誤りです。必要な追加資料として、沿岸に対する表層水の移動方向を挙げられます。風向のみを追加する場合は、そこから移動方向を判断するための半球や海岸の向きも必要です。

発展例題：冷却だけで沈むといえるか

自作の条件を考えます。海域SとTの表層水はともに冷却されました。Sでは塩分がほぼ変わらず、冷却後の表層水の密度が直下の水より大きくなりました。Tでは冷却と同時に淡水が加わり、冷却後の表層水の密度は直下の水より小さいままでした。各海域で表層水が直下へ沈みやすいかを比べ、冷却と塩分の役割を含めて3文以内で説明してください。他の運動は考えないものとします。

Sでは密度が直下より大きくなったため、表層水は沈みやすくなります。Tでは密度が直下より小さいままなので、示された密度関係からは同じ沈み込みを導けません。冷却は密度を大きくする方向に働きますが、淡水の添加は塩分を下げ、密度を小さくする方向に働きます。両方の影響を受けた後の密度を直下と比較することが決め手です。

解答例は「Sは表層水の密度が直下より大きいので沈みやすく、Tは小さいままなので同じようには沈みません。冷却は密度を大きくする方向に働きますが、Tでは淡水の添加による塩分低下も考える必要があります」です。「Tは安定した密度の重なりになっている」と書く別解も、上下の密度関係が示されていれば成立します。

条件を変え、Tの冷却後の密度が示されていなければ、冷却と淡水添加のどちらの影響が勝つかは決められません。逆に密度関係だけが示されれば沈みやすさの比較はできますが、その密度になった原因を冷却だけに限定できません。観察された状態と、その状態を作った過程を区別すると、根拠のない因果を足さずに済みます。

誤答を直す：海水と雨を直接結ばない

「寒流沿岸は海水がないので乾燥する」という答えは、海と陸の境界に海水があるという条件と矛盾します。誤りの原因は、水がある場所なら蒸発して必ず雨が降る、と考えることです。水蒸気が供給されても、雨になるには空気の上昇や冷却、雲の発達などの過程が必要です。

図3のように、寒流によって冷やされた海面から下層の冷却へ進み、さらに上昇しにくさを経て雲の発達を考えます。矢印の途中を省くと、海水の有無だけで説明したことになります。

「寒流は雨を降らせない」と直すだけでも不十分です。霧や低い雲はありえますし、降水には地形や風も関係します。修正例は「寒流で冷えた海面が下層の空気を冷やし、大気が安定して上昇や雨雲の発達を抑えやすい」です。海からの風が吹くか、山地で空気が持ち上げられるかなどの条件が変われば、結果も変わりえます。

別の誤答は「湧昇は暖かい水が上がる現象」です。上向きという運動と水温を混同しています。下から上がることが湧昇であり、水の温度は周囲との比較で表します。資料に下層水の温度がなければ、上がった水が必ず暖かいとも冷たいとも決められません。

確かめる問題

以下は本文の例とは別に作った条件です。各問は示された条件の範囲で答えます。

1. 海域Uでは周囲の海水より暖かい水が一定の向きに流れています。この流れを何と呼ぶか、用語で答えてください。
2. 沿岸Vでは表層水が沖へ移動し、下方から水が補われます。この上向きの移動を何と呼ぶか、用語で答えてください。
3. 水塊Wとその直下の水は塩分が等しく、Wの方が冷たい条件です。他の条件を同じとして、Wと直下の水のどちらが高密度か、理由とともに1文で答えてください。
4. 海岸Xでは寒流が流れますが、風向と地形は示されていません。寒流の情報だけで降水の有無を断定できるか、追加で調べる条件を1つ挙げて2文以内で答えてください。
5. 海域Yでは表層水が冷却されましたが、塩分と直下の密度は不明です。沈み込みを断定できるか、足りない比較を示して2文以内で答えてください。

答えと考え方

1. 暖流です。判定の根拠は周囲より暖かいという比較です。絶対的な水温や流れの向きは条件にありませんが、呼び名を決める比較は与えられています。
2. 湧昇です。表層水が沖へ移り、下から補われるという順に条件へ戻します。単に冷たい水が存在することではなく、上方への水の移動を答えます。
3. 「Wの方が高密度です。塩分が等しく他の条件も同じなら、低温の海水の方が密度が大きいからです」。同じ塩分という条件を外して温度だけで比較すると、答えの根拠が失われます。
4. 断定できません。例えば海から陸への風があるかを調べます。山地の位置や風上・風下の関係を追加条件にする答えも妥当です。寒流による冷却は一因ですが、降水の過程には空気の移動も関わります。
5. 断定できません。冷却後の表層水と直下の水の密度を比べる必要があります。塩分の変化を含む情報を挙げたうえで上下の密度差を確かめる答えも成立します。冷却という変化だけでは最終的な密度関係が決まらないためです。

覚えておくこと

• 暖流と寒流は周囲の海水との温度差で捉えます。
• 表層水が沖へ移る沿岸では、下から水が補われえます。
• 海水の密度には水温と塩分が関係します。
• 寒流沿岸の乾燥は下層の冷却と空気の安定をつないで考えます。

どこで立ち止まるか

用語を選べない場合は、まず資料が示すものが水温の比較なのか、水の移動方向なのかを線で分けます。暖流・寒流は温度の比較、湧昇は上向きの移動です。両方の性質を持つ水でも、問われた事柄によって答える語が変わります。

語は合っているのに説明が途切れる場合は、矢印を言葉にして確かめます。表層水が離れる、下から補う、という順序が反対なら、沿岸に水が集まる条件と並べて見直します。個別に確認するときは、条件を隠さずに指さし、答えの各部分がどの条件に対応するか説明してみます。

寒流から乾燥へ一足飛びに進む場合は、海面の冷却と空気の上昇の間に何が起きるかを尋ねます。条件が不足した問題で断定した場合は、判断に必要な比較を挙げられるかも確かめます。海水の動きと空気の動きをつなぐと、海岸の乾湿を理由とともに読めます。