海の渦流は、極度の熱と寒さを生命に満ちた深海へと注ぎます。

陸上では、熱波や寒波がよく知られています。しかし、深海では長期間にわたる高温と低温も経験します。

海洋の熱波や寒波は、海洋生態系やサンゴ礁などの生息地に深刻なダメージを与える可能性があります。こうした極端な状況は、種の移動や死滅を余儀なくさせ、漁業に突然の損失を引き起こす可能性もあります。

本日発表された研究では、 自然我々は、海洋のトワイライトゾーン（水深200メートルから1,000メートルの間）に到達する熱波と寒波のほぼ半分が、温水や冷水を運ぶ大きな渦流、つまり渦を巻く流れによって引き起こされることを示している。

海洋の温度が上昇するにつれて、渦流に関連した熱波が激しさを増しており、寒波も同様です。これらは、世界で最も豊富な脊椎動物と地球上で最大の移動が生息するトワイライトゾーンの膨大な量の生命に潜在的な脅威をもたらします。

深海の監視は難しい

温室効果ガスによって閉じ込められた熱の約 90% が海洋に流出しました。その結果、海洋熱波がより頻繁に到来しており、特にオーストラリアの東海岸沖、タスマニア、米国の北東太平洋沿岸、そして北大西洋に到達しています。

研究者たちは、こうした極端な海水温現象を検出するために、長い間、衛星による海面温度の測定に頼ってきました。表面温度は大気の影響を直接受けます。しかし深さでは違います。

衛星は水面下の温度を測定できないため、深海の監視は非常に困難になります。

その代わりに、私たちは世界中の海にいくつかの長期係留施設、つまり深海に吊り下げられた測定ブイを保有しています。これらは温度を継続的に記録し、極端な温度変化を検出できるため、非常に価値があります。

ここ数十年で、深さ 2,000 メートルに潜って浮上し、移動中に温度と塩分をサンプリングするロボットダイバーである Argo フロートの形で歓迎すべき進歩が見られました。

これら 2 つの情報源からのデータと船舶からの従来の測定値を組み合わせることで、私たちの研究が可能になりました。

渦流内の熱波

このデータにより、30 年にわたる世界中の海洋の 200 万件の高品質な温度測定値、つまり「プロファイル」が得られました。私たちはこの豊富なデータを使用して、渦電流の役割を明らかにしました。

海の渦は渦巻く巨大なループであり、時には直径が数百キロメートルに達し、1,000メートル以上に達することもあります。衛星写真でも確認できるほど大きいです。

これらの強力な流れは、温かい表層水をより深く押し下げたり、深層の冷たい水を持ち上げたりして、急激な温度変化を引き起こす可能性があります。渦は、より冷たいまたはより暖かい水の塊を運びながら、消滅するまでに長距離を移動することができます。

私たちは、それぞれの温度プロファイルを調べ、これを同じ時間および場所に存在する渦と相互照合することで、深い熱波と寒波を引き起こす役割を発見しました。

これは、渦が水深100メートルより深い海、特に熱帯の南北の中緯度の海洋で海洋熱波と寒波を引き起こすのに大きな役割を果たしているということを示した。

東オーストラリア海流は暖かい水を東海岸に南下し、多くの渦を引き起こします。この海域の深海の熱波の 70% 以上は、実際には海の渦の中で発生しました。

この海流の渦が反時計回りに回転すると、海洋熱波をもたらし、暖かい水を深部まで運ぶ傾向があります。しかし、それらが時計回りに回転すると、冷たい深海がより高いところに運ばれ、寒波がもたらされます。

私たちは、渦に関連した深部の極端な温度現象が、太平洋の東オーストラリア流や黒潮、大西洋のメキシコ湾流などの主要な海洋境界流でより頻繁に見られることを発見しました。深海洋熱波は西オーストラリア沖のルーウィン海流でも発生します。渦電流が強いほど、深部で極端な温度を引き起こす可能性が高くなります。

渦流は、深海の熱波と寒波のほぼ半分の主な原因です。その他の要因には、強い海流や大規模な海洋波による海水温前線が含まれます。

これは海洋生物にとって何を意味するのでしょうか?

温室効果ガスによって閉じ込められた熱は、毎日毎日海へと伝わります。

海洋熱波が増加すると予想されるでしょうが、実際にそのとおりです。しかし、寒波は去っていません。実際、気候の変化に伴い、深海では極端な暑さと寒さの両方が激しさを増しています。

私たちの研究は、渦流が海洋熱波の温暖化速度と寒波の冷却速度を拡大するように作用していることを示唆しています。海洋全体の温度上昇により渦流が強くなり、より長い垂直距離にわたって大きな温度変化を引き起こす可能性があります。

衛星で海の渦を検出できるため、この研究を利用して、深海の熱波や寒波がいつ起こるかを予測できます。これは、どの生態系が極度の暑さまたは寒さの影響を受ける可能性があるかを特定し、それらがどのような被害を与えるかを評価するのに役立ちます。

これらの極端な現象が影響を与える海洋層はトワイライトゾーンと呼ばれ、深さ 200 メートルから 1,000 メートルの間です。これらの深層には、多くの重要な魚種やプランクトンが生息しています。実際、このゾーンには、海洋の残りの部分を合わせたよりも多くの魚類生物量が存在します。小さな魚の一種であるブリスルマウスはおそらく地球上で最も多く生息する脊椎動物であり、その数は千兆、つまり数千兆に達する可能性があります。

夜になると、膨大な数の魚、甲殻類、その他の生き物が地上に向かって移動し、地球上で最大の動物の移動が行われます。日中、多くの外洋魚はサメ、クジラ、その他の表層捕食者を避けるために夕暮れ時に向かいます。

トワイライトゾーンへの脅威は渦によってもたらされる暑さと寒さだけではありません。海洋の熱波は、水中の酸素レベルの低下と栄養素の減少を引き起こす可能性があります。私たちは、これらの変化の組み合わせが黄昏の中で生命にどのような脅威をもたらすかを知る必要があるでしょう。

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