わたしが教材として使うのは前半の部分 (VHS版で表題を含めた初めから7分付近から24分付近まで)で、 海洋大循環のうち深層循環の紹介である。
海洋の表層循環と深層循環の意味は、 メカニズム的に論じるか現象的に論じるかで違ってくる。 メカニズム的に言えば、 海面での摩擦で風によって起こされる運動がもとになってできる「風成循環」が 表層循環、 温度あるいは塩分の不均一による密度の不均一で起こる「熱塩循環」が 深層循環である。 (これらの概念が初めての人は、たとえば保坂(2003)を見てほしい。)
【[2007年11月追記] わたしは、1980年代の学生時代に勉強した知識に基づいて 「深層循環は密度の不均一で起こる」と述べているが、 ここ数年、専門家の話を聞いていると、それは正しくないらしい。 しかしこれまでどう訂正してよいのかわからなかった。
KUHLBRODTほか(2007)の解説論文を読んで次のように理解した。 熱塩循環をすなおにとらえると、それを駆動する原因は、表面での加熱・冷却や、 降水・蒸発や海氷の凍結・融解に伴う塩分の変化と考えられる。 しかし、密度を大きくする原因も小さくする原因も表面にあったのでは 定常的循環をつくることはできないことが理論から示される。 密度差から深層循環ができるためには、 温度あるいは塩分の違いが深層に届く必要がある。 そのためには流れによるかきまぜが必要だが、 流れのエネルギーを密度差によってつくることは困難で、 風か、月などの潮汐力かのいずれかによる力学的エネルギー供給が必要だそうだ。 このしくみの場合、直接には密度差による大規模な対流と言ってよいのだが、 深層の密度差をつくる原因として、熱と塩分よりも、 風あるいは潮汐のほうが重要だということになる。 また、深層の循環にも、(空間分布は違うが)表層の循環と同様な、 風による駆動の働きが重要だという考えもある。 まだ定量的評価は定まっていないが、半分くらいは風による駆動かもしれない。
このような最近の理解によれば、 深層循環は熱と塩で駆動される循環とは言えないらしい。 しかし、温度と塩分によって決まる密度の分布によって 深層循環の形は大きく変わる。 熱と塩の働きが無視できないという意味で、 「熱塩循環」と呼ぶことは許されるのではないだろうか。】
しかし、熱塩循環のうち、海底に沿った流れを仮に「行き」とすれば、「帰り」は 多くの場合表層を流れる。 この部分は流れとしては風成循環と区別できず、合計だけが観測される。 このビデオ番組では「メキシコ湾流」がキーワードとなっている。 海洋学の専門家が「湾流」と呼ぶ部分と「北大西洋海流」と呼ぶ部分を合わせた ものだが、これは現象としての表層の流れである。 そして、それが表層の風成循環としては考えにくい形で北にのびており、 また流量も大きいことが、深層循環の「帰り」が含まれていることの現われなのだ。
かんじんの深層循環(「行き」のほう)そのものの画像は、 コンピュータグラフィックスでつくられたいわゆるイメージ画像である。 深海は暗いし、大規模な熱塩循環の流れはゆっくりしたものなので、 実写が使えないのはやむをえない。 これがながながとつづくのは教材という立場ではおもしろくないが、 北大西洋で沈んだ水が太平洋で表面に現われるまでに2千年という (人間的尺度でいえば)長い時間がかかっていることの気分を出す効果はありそうだ。 なお、2千年という数字の根拠は放射性炭素同位体分析であり、 日下部正志博士(当時JAMSTEC、2002年から放射線医学総合研究所、 2013年から海洋生物環境研究所)が登場する。 実験室風景やサンプルを見ても分析方法が理解できるわけではないが、 研究の現場の感じを伝える意味はあるだろう。 水槽実験で色をつけた塩水を使って沈みこみを示しているところは教材的価値がある。 ただし、水槽では氷に触れた水が冷えるのだが、 海洋では冷えた水が凍るので、そこの因果関係は同じではない。 ノルウェーのロフォーテン諸島の風景も、地図で緯度を確かめながら見れば 有意義だろう。
【[2006年4月追記] ただし、 (BOWEN (2005)の本で知った) SEAGERほか (2002)の論文によれば、 「ヨーロッパが温暖な理由は湾流だ」というよくある説明は不適切だそうだ。 しかし、それは、 「北アメリカ東岸に比べてヨーロッパが温暖である原因は、 海流による熱輸送ではなく、 大気側の要因(海の風下であることおよび気圧の谷との位置関係)である」 という意味だ。 高緯度の北大西洋が温暖であること(おもな比較対象は北太平洋ということになるが) の理由として海の熱輸送が重要なことが この研究で否定されたわけではない。】
後半は、この深層循環がわりあい急激に変動をくりかえしてきたことが グリーンランドの氷の分析(読みものとしてはALLEY 2000, COX 2005など参照)などからわかったこと (とくに約1万3千年前の新ドリアス(Younger Dryas)寒冷期がとりあげられている)、 そして、今後ももしかすると激しい気候変動をもたらすかもしれない、という話である。 いわば主役として登場する人は同位体分析などを基礎としてこの問題を積極的に 提起してきたWallace BROECKER博士(Columbia大学)だが、 大気・海洋の数値モデルによる研究の第一人者である真鍋淑郎博士(Princeton大学)も 出演している。