高校地学基礎 大気と海洋の相互作用—貿易風と海面水温の変化を順につなぐ｜武蔵野個別指導塾

貿易風の変化から暖水の偏りと湧昇をたどり、通常時との差を読み解く鍵は大気と海洋の相互作用です。

よくあるのは、高校生が赤道付近の太平洋の図を見て、暖水が移動する向きを逆にしてしまう場面です。東西の位置と風の向きを押さえないまま、エルニーニョという名前だけを覚えると、図を左右に並べ替えた問題で迷います。学校の範囲表、授業ノート、ワーク、小テストの該当箇所を先に開き、通常時の図と変化したときの図に使われる言葉を確認しましょう。

風と水の図で問われること

出方の1つは、赤道付近の太平洋を東西に切った模式図に、貿易風と暖かい海面付近の水の動きを書き込む問題です。図の左右がいつも同じとは限りません。まず東と西の表示を探し、矢印の先端を見てから風の向きを読みます。地図を頭に浮かべるだけで左右を決めると、東西を入れ替えた図で逆になります。

もう1つは、通常時を基準として風が弱まった場合や強まった場合に、東部の湧昇と海面水温がどう変わるかを説明する問題です。「温かくなる」とだけ書くと、どこが何と比べて温かいのか伝わりません。東部か西部か、通常時との比較か、同じ時点で東西を比較しているのかを明らかにします。

資料読解では、東部の海面水温について、通常時からの差を示す表が与えられることもあります。正の差は通常時より高いこと、負の差は通常時より低いことを表します。表の数字はその問題の条件であり、名称を決める実際の基準値として扱いません。大気と海洋が影響し合う過程を読むことに範囲を絞ります。

通常時を基準にして変化を読む

赤道付近の太平洋では、通常、東から西へ向かう貿易風が吹きます。海面付近の水はこの風に押されて西へ運ばれ、暖かい水が西部にたまりやすくなります。東部では、表面付近から離れた水を補うように下から冷たい水が上がる湧昇が起こります。西部は東部より海面水温が高い傾向です。

図1のように東を右、西を左に置けば、風と海面付近の暖水の矢印は左向きです。海の下から上に向かう矢印が湧昇を表します。図は位置関係を説明する模式図であり、距離や水深を縮尺どおりに示すものではありません。図の置き方が変わっても、東から西という方向そのものは変わりません。

貿易風が通常より弱まると、西へ水を運ぶ働きが弱まり、西部に偏っていた暖水が東へ広がりやすくなります。東部の湧昇も弱まり、東部の海面水温は通常時より高くなりやすくなります。このような東部から中部にかけて海面水温が通常より高い状態が続く現象をエルニーニョと呼びます。通常時より風が弱いことは、必ず風が反対向きになることを意味しません。

反対に、貿易風が通常より強まると、西への水の移動が強まり、東部の湧昇も強まります。東部の海面水温が通常より低い状態が続く現象がラニーニャです。大気の風が海水の分布に影響し、海面水温の分布も大気の動きに影響します。この双方向の関係を相互作用と呼びます。実際の現象の判定には継続や範囲などを含む基準が必要ですが、ここではその数値を扱いません。

基本例題：弱まった風から順に追う

次の条件は学習用の模式的な設定です。通常時には東から西へ貿易風が吹き、東部で冷たい水が湧昇しています。ある期間、貿易風は東から西へ吹き続けていますが、通常時より弱くなりました。このとき、暖水の広がり、東部の湧昇、東部の海面水温を通常時と比較して説明し、対応する現象名を答えてください。説明には「東」「湧昇」「通常時より」を含めます。

図2のように、まず出発点を「東から西への風が弱い」と置きます。風が逆向きになったとは書かれていません。したがって、逆向きの風が吹いたという条件を勝手に加えないことが第1段階です。

次に、通常時より西へ押し運ぶ働きが弱いことを読み取ります。西部に偏っていた暖水は東へ広がりやすくなります。風そのものの向きは東から西のままでも、暖水の分布の変化は東への広がりとして表せます。この2つの向きは、同じ矢印ではありません。

続いて、東部で海面付近の水が西へ運ばれる働きが弱くなるため、下から冷たい水が上がる湧昇も通常時より弱まります。冷たい水の供給が弱まることと暖水が東へ広がることを合わせて、東部の海面水温は通常時より高くなりやすいと判断します。

答えは「暖水が東へ広がりやすくなり、東部の湧昇は通常時より弱まる。東部の海面水温は通常時より高くなりやすい。エルニーニョ」です。条件に戻すと、風は東から西のままで、その強さだけが弱くなっています。風向の逆転を使わずに東部の変化まで説明できているので、与えられた条件と矛盾しません。

記述で途中が省かれると、「風が弱いから水温が高い」と因果が飛びます。風による西向きの輸送、暖水の広がり、湧昇という順に矢印でメモしてから文章に直すと、各段階を点検できます。水温の上昇を海のあらゆる場所で同じように起こる変化として書かず、東部を指定することも大切です。

少し難しい例題：同時点の東西差と通常時との差

ある自作の比較表で、海面水温は次のように与えられています。単位はすべて ℃ です。

この期間の東部の通常時との差を、符号付きの整数と単位で求めてください。また、この期間の西部と東部のどちらが高いかを答え、東部の変化がエルニーニョとラニーニャのどちらの傾向に対応するかを書いてください。名称はこの自作表の傾向から選ぶものとし、現実の発生判定はしないものとします。

東部の差は、ある期間の値から通常時の値を引きます。25 − 22 = 3 なので、答えは +3 ℃ です。逆に 22 − 25 とすると、通常時を基準とした変化の向きが逆になります。単位の ℃ も忘れずに書きます。

同じ期間の東西を比べると、西部は 27 ℃、東部は 25 ℃ です。27 − 25 = 2 ℃ なので、西部のほうが高いままです。一方、東部は通常時の 22 ℃ から 25 ℃ に上がっています。東部が通常時より高いという傾向はエルニーニョに対応します。東部が西部より高くなったわけではありません。

ここが判断の分かれ目です。東西の大小を問われたら、同じ列の2地点を比較します。通常時からの変化を問われたら、同じ場所の2つの列を比較します。比較する2つの値に印をつけ、何を基準に引くかを先に決めれば、差の符号を選びやすくなります。

答えを表へ戻すと、東部の通常時の 22 ℃ に +3 ℃ を加えて 25 ℃ となり、ある期間の値に戻ります。また、西部の 27 ℃ から東部の 25 ℃ を引くと 2 ℃ で、西部が高いという答えと一致します。この表だけでは風の観測や現象の継続は示されていないため、実際の発生を確定する根拠にはできません。

間違いを矢印で直す

誤答の例は「貿易風が弱まると、風が東向きになるので暖水が東へ運ばれる」です。原因は、風の強さの変化と風向の反転を同じものと考えていることです。問題の条件が弱化であれば、風は東から西へ吹き続ける場合も含みます。暖水の東への広がりを説明するときは、西へ押す働きが弱まった結果として書き直します。

図3のように、風の矢印と暖水の広がる向きを別々に置いてみましょう。風の矢印が短くなっても先端は西を向いています。暖水の東への広がりは、元の分布からの変化を表す別の矢印です。矢印の長さは強弱を示す模式的な表現で、数値を表すものではありません。

別の誤答は「東部の水温が通常時より高いなら、東部は必ず西部より高い」です。原因は、通常時との比較と同じ時点の東西比較を混ぜたことです。直すには、東部の変化をまず同じ場所の前後で比較し、東西の大小は同じ時点の値を別に比較します。片方の結果からもう片方を決めつけないでください。

また、「湧昇が強まると東部は温まりやすい」と答えた場合は、湧昇する水の性質を確認します。下から上がる冷たい水が増えれば、東部の海面は冷えやすくなります。湧昇の矢印に「冷たい水」と添えると、上向きの動きと水温変化を結び付けやすくなります。

自分で解く4問

次の条件や数値はすべて練習用に作ったものです。現実の観測値や発生基準ではありません。各問を解き、最後にまとめた解答と比べてください。

1. 赤道付近の太平洋で、東から西への貿易風が通常時より強まりました。東部の湧昇と海面水温が通常時と比べてどう変わりやすいか、「冷たい水」と「通常時より」を使って説明し、対応する現象名を答えてください。
2. ある東部地点の海面水温は、通常時が 24 ℃、ある期間が 21 ℃ でした。通常時を基準とした差を符号付きの整数と単位で求め、エルニーニョとラニーニャのどちらの傾向か答えてください。現実の発生判定はしないものとします。
3. 別の自作表では、ある期間の西部が 29 ℃、東部が 26 ℃、東部の通常時が 23 ℃ です。ある期間に温度が高い場所とその差を整数と単位で答え、東部は通常時より高いか低いかも答えてください。
4. 東を左、西を右に置いた図で、通常時の貿易風と東部の湧昇を矢印で描くとします。それぞれ紙面上のどちら向きになるかを答え、図の左右が入れ替わっても変わらない地理上の風向を言葉で書いてください。

解答と確かめ方

1. 東部では下からの冷たい水の湧昇が通常時より強まり、海面水温は通常時より低くなりやすいです。対応する現象はラニーニャです。条件に戻すと、強まった東から西への風によって海面付近の水が西へ運ばれやすくなり、東部では冷たい水が補うように上がります。風が強まったという条件と、湧昇が強まるという答えがつながります。

2. 21 − 24 = -3 より、差は -3 ℃ です。東部が通常時より低いのでラニーニャの傾向です。通常時の 24 ℃ に -3 ℃ を加えると 21 ℃ に戻ります。負号は温度そのものが負であるという意味ではなく、基準からの変化が負であることを表します。

3. 29 − 26 = 3 より、西部が 3 ℃ 高いです。東部の 26 ℃ は通常時の 23 ℃ より高く、その差は 26 − 23 = 3 ℃ です。東部の通常時に 3 ℃ を加えると 26 ℃ に戻り、ある期間の東部に西部との差 3 ℃ を加えると 29 ℃ に戻ります。東部が通常時より高くても、西部より高いとは限りません。

4. 東から西に向かう風は、紙面では左から右です。東部の湧昇は下から上です。地理上の風向は東から西へ向かう向きのままです。左を東、右を西と置いた条件へ答えを戻すと、右向きの風は確かに東から西へ向かいます。東西の文字を先に書けば、いつもの図と左右が逆でも矢印を選べます。

覚えておく4行

通常時の貿易風は東から西へ吹き、暖水は西部にたまりやすいです。
東部では下から冷たい水が湧昇します。
風の弱化は東部の湧昇を弱め、東部の水温を高くしやすいです。
風の強化は東部の湧昇を強め、東部の水温を低くしやすいです。

答案のどこで迷ったかを探す

矢印が逆なら、最初に東西のラベルと矢印の先端を確認します。方向は合っていても現象名が逆なら、風の強弱から湧昇、東部の水温へ進む途中のどこが逆になったかを見ます。東部が高いという文章に基準がなければ、通常時との比較なのか西部との比較なのかを聞き直します。

個別指導では、解答の正誤だけでなく、本人が図に書き加えた風と水の矢印、表で囲んだ2つの値、差を求めた式を順に確かめます。例えば風が弱い図で風向まで逆に描いた場合は、向きと強さを別の言葉で説明してから、暖水の広がりを描き直します。異なる比較の基準を答案に明記すれば、東西の温度差と東部の変化を区別できます。

表や図に情報が足りない場合も、答案の判断は分けます。たとえば東部の水温だけが示された表からは、同時期の西部との温度差は求められません。東部の値と通常時の値があればその地点の変化は計算できますが、西部の値を想像して引き算することはできません。与えられた値で答えられる問いと、追加の値が必要な問いを区別してください。

同様に、風の強さが示されない図から、その期間に風が強まったか弱まったかを確定することはできません。矢印が風向だけを表す場合、長さを勝手に数値とみなさないことも必要です。説明するときは、条件として与えられた変化を出発点にし、その結果として考えられる海の変化を述べます。資料の空欄を記憶だけで埋める前に、何が示されているかを確認しましょう。