海洋循環

北大西洋環流は、北半球の大西洋に位置し、南は熱帯収束帯（ITCZ）から北はアイスランドまで広がっています。北赤道海流は暖かい海水を西へ運び、カリブ海へと向かい、北大西洋環流の南端を形成します。これらの海水がカリブ海に到達すると、メキシコ湾の暖かい海水と合流し、西側の境界流であるメキシコ湾流を形成します。この海流はその後、北東方向へヨーロッパへと流れ、北大西洋海流を形成します。カナリア海流はヨーロッパと北アフリカの西海岸沿いに南下し、環流の循環を完成させます。環流の中心はサルガッソ海で、サルガッサム海藻が密集していることが特徴です。^{[ 12 ]}

南大西洋環流は、南半球の大西洋に位置し、北の熱帯収束帯（ITCZ）と南の南極環流の間にある。南赤道海流は、南アメリカに向かって西へ水を運び、南大西洋環流の北の境界を形成する。ブラジル海流は、南大西洋環流の西の境界海流として、水が南へ移動する。南極環流は、環流の南の境界と環流の東向きの成分の両方を形成する。最終的に、水はアフリカ西海岸に到達し、東の境界ベンゲラ海流の一部として海岸沿いに北へ運ばれ、環流の循環が完了する。ベンゲラ海流は、太平洋のエルニーニョ現象に相当する大西洋のベンゲラニーニョ現象を経験し、ベンゲラ湧昇域の一次生産性の低下と相関関係がある。^{[ 13 ]}

インド洋に位置するインド洋環流は、北側を熱帯収束帯（ITCZ）、南側を南極環流に囲まれています。南赤道海流は、赤道に沿って西へ流れ、アフリカ東海岸に向かうため、インド洋環流の北側の境界を形成しています。アフリカ沿岸では、南赤道海流はマダガスカルによってモザンビーク海峡を通って南へ流れるモザンビーク海流と、マダガスカル東海岸に沿って南へ流れる東マダガスカル海流に分かれ、どちらも西側の境界流です。マダガスカルの南で、この2つの海流が合流してアガラス海流を形成します。^{[ 14 ]}アガラス海流は、インド洋環流の南端で東へ流れる南極環流に合流するまで南へ流れます。アフリカ大陸はインド洋環流ほど南には広がっていないため、アガラス海流の一部の水が大西洋に「漏れ出し」 、地球規模の熱塩循環に重要な影響を与える可能性がある。^{[ 15 ]}環流の循環は、環流の東の境界を形成する北向きの西オーストラリア海流によって完成される。

地球上で最も大きな生態系の1つである北太平洋環流[16]は、南側を^{熱帯収束帯}（ITCZ）に接し、北はおよそ北緯50度まで広がっています。その南側の境界では、北赤道海流が赤道に沿って西へ流れ、東南アジアに向かっています。黒潮は北太平洋環流の西側の境界流であり、日本の沿岸に沿って北東に流れています。およそ北緯50度で流れは東に変わり、北太平洋海流となります。北太平洋海流は東に流れ、最終的に北米西海岸付近で北向きに流れるアラスカ海流と南向きに流れるカリフォルニア海流に分岐します。^{[ 17 ]}アラスカ海流は亜極アラスカ環流の東側の境界流であり^{[ 18 ]}、カリフォルニア海流は北太平洋環流の循環を完成させる東側の境界流です。北太平洋環流の中には、プラスチックごみの濃度が高い地域である太平洋ゴミベルトがあります。^{[ 19 ]}

南太平洋環流は、北太平洋環流と同様に、地球上で最も大きな生態系の1つであり、その面積は世界の海洋表面積の約10%を占めています。^{[ 20 ]}この広大な領域には、地球上ですべての大陸から最も遠い地点であるポイント・ネモ があります（最も近い陸地から2,688 km離れています）。^{[ 21 ]}この環流の遠隔性によりサンプリングが困難になり、海洋データセットでは歴史的にこの環流のサンプリングが不足しています。^{[ 22 ] [ 23 ]}北の境界では、南赤道海流が西に向かって東南アジアとオーストラリアに流れています。そこで、西の境界海流である東オーストラリア海流に流​​れ込み、南に向きを変えます。南極周極海流は再び水を東に戻します。流れは、東の境界海流であるフンボルト海流で南米の西海岸に沿って北に向きを変えます。南太平洋環流の中心付近には、南太平洋ゴミベルトと呼ばれるプラスチック廃棄物の高濃度域が存在する。1988年に初めて記述された北太平洋ゴミベルトとは異なり^{[ 19 ]} 、南太平洋ゴミベルトは2016年に発見されたばかりである^{[ 24 ]}（その遠隔性を示す証拠である）。

北大西洋亜極環流は、北大西洋に位置し、表層水の反時計回りの回転を特徴としています。これは、地球規模の海洋コンベヤーベルトシステムにおいて重要な役割を果たし、気候や海洋生態系に影響を与えています。^{[ 26 ]}この環流は、南からの暖かく塩分の多い水と北からの冷たく塩分の少ない水の収束によって駆動されます。これらの水が出会うと、暖かく密度の高い水がより軽く冷たい水の下に沈み込み、複雑な循環パターンが始まります。北大西洋亜極環流は、北大西洋全体に熱と栄養分を再分配し、気象パターンに影響を与え、多様な海洋生物を支えるため、気候調節に重要な意味を持ちます。さらに、環流の強さと循環の変化は、地域の気候変動に影響を与え、より広範な気候変動の傾向によって影響を受ける可能性があります。^{[ 26 ]}

大西洋子午面循環（AMOC）は、熱と淡水の輸送を通じて地球規模の気候システムの重要な構成要素です。^{[ 26 ]}北大西洋亜極環流は、AMOCが混合と水塊変換によって活発に発達し、形作られる領域にあります。ここは、海洋によって北向きに運ばれた大量の熱が大気中に放出され、それによって北西ヨーロッパの気候が変化する領域です。^{[ 27 ]}この環流は、大規模な循環がサイクロン境界流と内部再循環によって特徴付けられる一連の盆地を持つ複雑な地形を持っています。北大西洋海流は、メキシコ湾流の延長から発生し、東に向きを変え、北緯約45度から55度の間の広い帯で大西洋を横断し、環流の南の境界を形成します。北大西洋海流にはいくつかの支流があり、ビスケー湾、ロッコール海溝、アイスランド海盆、イルミンガー海の東側の環流間領域に流れ込みます。北大西洋海流の一部はノルウェー海に流れ込み、一部は亜極環流の境界流の中で再循環する。^{[ 26 ]}

ロス海流は、南極大陸を取り囲む南極海、ロス海のすぐ外側に位置しています。この海流は、風、地球の自転、海底の形状が複合的に作用し、表層水が時計回りに回転するのが特徴です。ロス海流は、南極海における熱、栄養分、海洋生物の輸送に重要な役割を果たし、海氷の分布や地域的な気候パターンに影響を与えています。

ロス海は、異なる水塊の混合と氷圏との複雑な相互作用により、地球規模の影響を伴う高密度水の生成と流出が起こる地域です。^{[ 28 ]}これは、南極環流の温暖な水がロス海の大陸棚に近づくかどうかを制御し、そこで棚氷の融解と海面上昇を引き起こす可能性があります。^{[ 29 ]}南東太平洋/アムンゼン海-ベリングスハウゼン海上の海面圧力の深まりは、エクマン吸引によってロス環流の北の海面高度を低下させるサイクロン循環セルを生成します。北の海面高度の相対的な低下は、ロス環流の外側境界の北東方向への拡大を促進します。さらに、環流は、その南境界上の西向きの海洋応力異常によって強化されます。その結果生じる南向きのエクマン輸送異常は、大陸棚上の海面高度を上昇させ、斜面横断圧力勾配を増加させることで西向きの貫流を加速させます。海面気圧中心は、その位置と強さによっては、ロス環流の輸送または通過流に大きな影響を与える可能性がある。この環流は、南極縁の海水、南極環流、および季節的な海氷被覆が強い中間環流間の南極海における相互作用に大きな影響を与え、気候システムにおいて重要な役割を果たしている。^{[ 30 ]}

ロス海は地球上で最も南にある海であり、アメリカ合衆国のマクマード基地とイタリアのズケリ基地がある。この環流は南極研究において世界で最も著名な2つの研究基地の近くに位置しているにもかかわらず、ロス環流は世界で最も調査が少ない環流の1つである。^{[ 31 ]}

ウェッデル環流は、南極大陸を取り囲む南極海、ウェッデル海のすぐ外側に位置しています。風、地球の自転、海底地形の複合的な影響により、表層水が時計回りに回転するのが特徴です。^{[ 32 ]}ロス環流と同様に、ウェッデル環流は南極海における熱、栄養塩、海洋生物の移動において重要な役割を果たしています。ウェッデル環流の挙動と変動性に関する知見は、南半球の海洋プロセス間の相互作用と、それが地球規模の気候システムに及ぼす影響を理解する上で不可欠です。^{[ 32 ]}

この環流は、南極環流と南極大陸棚の相互作用によって形成されます。^{[ 33 ]}この環流は、南極環流の南にある南極海の主要な海洋学的特徴の 1 つです。南極環流は、地球規模の海洋循環や大気とのガス交換において重要な役割を果たしています。^{[ 33 ]}この環流は、南緯 55～60 度の南、西経 60 度から東経 30 度の間に位置する南極海の大西洋セクターにあります (Deacon、1979)。ウェッデル海があるウェッデル深海平原に広がり、東はエンダービー深海平原にまで伸びています。^{[ 33 ]}

反時計回りのボーフォート海流は、カナダ海盆の主要な循環であり、北極海の西部および北部セクターで最大の淡水貯水池です。^{[ 34 ]}この海流は、ボーフォート海内の表層水の大規模でほぼ恒久的な反時計回りの回転を特徴としています。この海流は、北極域内での熱、栄養塩、海氷の輸送の重要なメカニズムとして機能し、海洋環境の物理的および生物学的特性に影響を与えます。海氷によって媒介されるこの地域の負の風応力カールは、エクマンポンプ、等密度面の下降流、および海洋の数百メートル上層での約20,000 km3の淡水の貯留につながります。^{[ 35 ]}この海流は、平均的な年間サイクルで、南からの風からエネルギーを得て、北からの風からエネルギーを失います。秋の強い大気循環と広範囲にわたる開水域は、風応力が表面地衡流に直接及ぼす影響を示している。^{[ 35 ]}ボーフォート海流と極横断海流は、北極海を横断して海氷を輸送する役割の関係により相互に関連している。淡水の分布に対するそれらの影響は、地球規模の海面上昇と気候力学に広範な影響を与える。

アラスカ環流と西部亜寒帯環流は、窒素やリンが制限要因となる環境ではなく、鉄が制限要因となる環境です。この地域は、鉄の供給源としてアラスカや近隣の陸地から吹き付ける塵に依存しています。^{[ 48 ]}窒素やリンではなく鉄が制限要因となっているため、高栄養・低クロロフィル地域として知られています。^{[ 49 ] [ 50 ]}高栄養・低クロロフィル地域では鉄が制限要因となるため、そこに生息するプランクトンの個体数が少ないため、他の栄養素が除去されずに水が豊富になります。^{[ 51 ]}

北大西洋亜極環流は、海洋の二酸化炭素吸収メカニズムの重要な部分です。この海域の植物プランクトン群集の光合成は、季節的に表層水の二酸化炭素を減少させ、一次生産によって除去します。 ^{[ 52 ]}この一次生産は季節的に発生し、夏に最も多くなります。^{[ 53 ]}一般的に、春は冬の間に課せられた光の制限が解除され、利用可能な栄養塩のレベルが高いため、光合成にとって重要な時期です。しかし、北大西洋亜極環流では、春の生産性は予想されるレベルと比較して低くなっています。この生産性の低さは、植物プランクトンが夏よりも光の利用効率が低いことが原因であると推測されています。^{[ 53 ]}