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海洋は地球の約 70.8% を覆う塩水の塊です。[ 8 ]海洋は慣習的に大きな水域に分けられ、それらは海洋とも呼ばれます(面積の大きい順に、太平洋、大西洋、インド洋、南極海、北極海) 。 [9][10][11] そして、それらは大部分が海、湾、そしてさらに小さな水域に分けられます。海洋は地球の水の 97% を占めており[ 8 ] 、地球の水圏の主要な構成要素であり、地球のエネルギー収支、炭素循環、水循環のための巨大な熱貯蔵庫として機能し、世界中の気候と気象パターンの基礎を形成しています。海洋は地球上の生命にとって不可欠であり、地球上の動物と原生生物のほとんどを宿しています。[ 12 ]海洋は光合成の起源であり、したがって地球の大気中の酸素の起源であり、現在でもその半分を供給しています。[ 13 ]
海洋科学者は、物理的および生物学的条件に基づいて、海洋を垂直方向と水平方向に区分します。水平方向には、海洋は海洋地殻を覆い、その形状を形成します。海洋が陸地と接する場所では、地球の大陸地殻の一部である比較的浅い大陸棚を覆います。人間の活動は主に沿岸部で行われ、海洋生物に大きな悪影響を与えています。垂直方向には、外洋域は、海面から海底までの外洋の水柱です。水柱は、水深と光量に基づいてさらにゾーンに分けられます。光合成帯は海面から始まり、「光強度が海面値のわずか 1% の深さ」[ 14 ] : 36 (外洋では約 200 m) と定義されています。これは光合成が行われるゾーンです。このプロセスでは、植物と微細藻類(浮遊植物プランクトン) が光、水、二酸化炭素、栄養素を使用して有機物を生成します。その結果、有光層は最も生物多様性に富み、海洋生態系の大部分を支える食料供給源となっている。光はそこから数百メートルしか届かず、それより深い海域は冷たく暗い（これらの領域は中深層と無光層と呼ばれる）。
海水温は、海面に到達する太陽放射量に依存します。熱帯では、表面水温は30 °C (86 °F)を超えることがあります。海氷が形成される極付近では、平衡状態の温度は約-2 °C (28 °F)です。海洋のすべての部分で、深層水温は-2 °C (28 °F)から5 °C (41 °F)の範囲です。[ 15 ]海洋における水の絶え間ない循環により、海流が発生します。これらの海流は、温度と塩分の違い、大気循環(風)、コリオリ効果など、水に作用する力によって引き起こされます。[ 16 ]潮汐は潮汐流を生み出し、風と波は表面流を引き起こします。メキシコ湾流、黒潮、アガラス海流、南極環流はすべて主要な海流です。こうした海流は、膨大な量の水、ガス、汚染物質、熱を世界の様々な地域へ、そして表層から深海へと運びます。これらすべてが地球規模の気候システムに影響を与えます。
海水には酸素、二酸化炭素、窒素などの溶存ガスが含まれています。これらのガスの交換は海の表面で起こります。これらのガスの溶解度は水の温度と塩分に依存します。[ 17 ]大気中の二酸化炭素濃度は、主に化石燃料の燃焼によるCO2排出によって上昇しています。海洋は大気からCO2を吸収するため、濃度が高くなると海洋酸性化（ pH値の低下）につながります。[ 18 ]
海洋は、生態系サービス、海産物やその他の海洋資源へのアクセス、輸送手段など、人間に多くの恩恵をもたらします。海洋は23万種以上の生物の生息地として知られていますが、実際には200万種以上、おそらくそれ以上の生物が生息している可能性があります。[ 19 ]しかし、海洋は海洋汚染、乱獲、気候変動の影響など、多くの環境上の脅威に直面しています。これらの影響には、海洋温暖化、海洋酸性化、海面上昇が含まれます。大陸棚と沿岸水域は、人間の活動によって最も影響を受けています。
特に指定がない場合、「海洋」または「海」という用語は、地球の表面の大部分を覆う相互につながった塩水の塊、つまり世界の海洋を指します。[ 9 ] [ 10 ]これには、太平洋、大西洋、インド洋、南極海、北極海が含まれます。[ 20 ]一般的な用語として、「海洋」と「海」はしばしば互換的に使用されます。[ 21 ]
厳密に言えば、「海」とは、陸地に部分的または完全に囲まれた水域（一般的には世界の海洋の一部）のことである。[ 22 ] 「海」という言葉は、北海や紅海など、より小さな特定の海域にも使われることがある。海と海洋の間には明確な区別はないが、一般的に海の方が小さく、多くの場合、陸地に部分的に（縁海として）または完全に（内海として）囲まれている。[ 23 ]
中世ヨーロッパでは、世界海は大陸（ヨーロッパ、アジア、アフリカの大陸）を取り囲む水域であり、地中海、黒海、カスピ海は含まれませんでした。現代の用語である世界海洋は、 20世紀初頭にロシアの海洋学者ユーリー・ショカルスキーによって、地球の大部分を覆い取り囲む連続した海洋を指すために造語されました。[ 24 ] [ 25 ]地球規模で相互につながった塩水の塊は、世界海洋、「地球規模の海洋」、または「大海洋」と呼ばれることもあります。[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]構成要素間の交換が比較的制限されない連続した水域の概念は、海洋学において重要です。[ 29 ]
「海」という言葉は、古典古代の神オケアノス（/ oʊˈsiːənəs /、古代ギリシア語:ὨκεανόςŌkeanós、[30]発音[ ɔːkeanós ] ）に由来する。オケアノスは、古典ギリシア神話のティタン族の長老である。古代ギリシア人とローマ人は、オケアノスを世界を取り囲む巨大な川の神格化であると信じていた。
オケアノスの概念はインド・ヨーロッパ語族と関連がある可能性がある。ギリシャ語のオケアノスは、牛や川を捕らえた竜ヴリトラに与えられたヴェーダ語の称号ā-śáyāna-と比較されている。この概念に関連して、オケアノスは初期のギリシャの壺のいくつかで竜の尾を持つ姿で表現されている。[ 31 ]
科学者たちは、地球を形成した物質にはかなりの量の水が含まれていたと考えている。 [ 32 ]地球の形成時に質量が小さかったため、水分子は地球の重力からより容易に脱出できた。これは大気散逸と呼ばれる。
惑星形成期には、地球にはマグマの海があったと考えられている。その後、ガス放出、火山活動、隕石衝突によって、二酸化炭素、窒素、水蒸気からなる初期の大気が形成されたと、現在の理論は述べている。これらのガスと大気は、数百万年かけて蓄積されたと考えられている。地球の表面が著しく冷えた後、水蒸気は時間をかけて凝縮し、地球最初の海を形成したと考えられる。[ 33 ]初期の海は現在よりもかなり高温で、鉄分含有量が高かったため緑色に見えた可能性がある。[ 34 ]
地質学的証拠は、地球上に液体の水が存在していた時期を限定するのに役立ちます。枕状玄武岩（海底噴火で形成された岩石の一種）のサンプルがイスア・グリーンストーンベルト から回収され、38億年前に地球上に水が存在していた証拠を提供しています。 [ 35 ]カナダのケベック州ヌヴアギットゥク・グリーンストーンベルトでは、ある研究で38億年前[ 36 ]、別の研究で42億8000万年前[ 37 ]と年代測定された岩石が、これらの時代に水が存在していた証拠を示しています。[ 35 ]これより前に海が存在していた場合、地質学的証拠はまだ発見されていないか、地殻のリサイクルなどの地質学的プロセスによって破壊されています。しかし、2020年8月、研究者らは、地球の形成開始以来、海を満たすのに十分な水が常に地球上に存在していた可能性があると報告しました。 [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]このモデルでは、形成され始めた太陽が現在の光度の70%しか持っていなかったとき、大気中の温室効果ガスが海洋の凍結を防いだ。[ 41 ]
地球の海洋の起源は不明である。海洋は冥王代に形成されたと考えられており、生命の誕生の原因となった可能性もある。
プレートテクトニクス、氷河期後の地殻隆起、そして海面上昇は、世界の海洋の海岸線と構造を絶えず変化させている。地球上には、幾億年もの間、何らかの形で地球規模の海洋が存在してきた。
海洋は形成以来、多くの状態や形状をとっており、過去には多くの海洋区分があり、時には地球全体を覆っていた可能性もある。[ 42 ]
寒冷期には、氷冠や氷河が多く形成され、地球上の水供給量の十分な量が氷として蓄積されるため、水循環の他の部分の水量が減少します。温暖期にはその逆が起こります。最後の氷河期には、氷河が地球の陸地のほぼ3分の1を覆い、その結果、海面は現在よりも約122 メートル（400 フィート）低くなりました。約12万5000年前の最後の地球温暖期には、海面は現在よりも約5.5 メートル（18 フィート）高くなりました。約300万年前には、海面は最大50 メートル（165 フィート）高かった可能性があります。[ 43 ]
地球の水の 97% を占める海洋全体は、地球表面の 70.8% を覆っており、[ 8 ]地球のグローバルな海洋または世界の海洋と呼ばれています。[ 24 ] [ 26 ]これにより、地球は活気に満ちた水圏とともに「水の世界」[ 44 ] [ 45 ]または「海洋の世界」[ 46 ] [ 47 ]となり、特に地球の初期の歴史では、海洋が地球を完全に覆っていたと考えられています。[ 42 ]海洋の形状は不規則で、地球表面を不均一に支配しています。これにより、地球表面は陸半球と水半球に分けられ、海洋はさまざまな海洋に分けられます。
海水は約361,000,000 km 2 (139,000,000平方マイル)を覆っており、南太平洋の宇宙船墓場として知られる地域にある「ポイント ネモ」として知られる海洋の最果ての到達不可能な極は、南緯48°52.6′、西経123°23.6 ′ /南緯 48.8767°、西経 123.3933° / -48.8767; -123.3933 (ポイント ネモ)にあります。この地点は、最も近い陸地から約2,688 km (1,670マイル)離れています。 [ 48 ]
海を細分化するさまざまな慣習があり、湾、入り江、湾、海、海峡などのより小さな水域によって区切られています。
実用的および歴史的な理由から、世界の海洋は5 つの主要な海洋に分けられるのが慣例となっている。慣例として、これらは太平洋、大西洋、インド洋、北極海、南極海である。この 5 つの海洋モデルが完全に確立されたのは 21 世紀初頭で、南極環流によって区切られた南極海がさまざまな政府および国際機関によって認められた時である。米国地理名称委員会は1999 年以来[ 49 ]、国際水路機関は2000 年以来[ 50 ]認めている。
主要な5つの海洋を、面積と体積の大きい順に以下に示します。
地球の海洋盆地は海で満たされています。地球の海洋盆地は、地球の海洋地殻と大陸地殻のさまざまな地質学的地域を覆っています。そのため、主に地球の構造盆地を覆っていますが、大陸棚も含まれています。世界の海洋の他に、黒海とカスピ海も海洋盆地を占めています。地中海はかつて独自の盆地に切り離されていました。
中央海嶺では、隣接するプレート間の海底をマグマが絶えず押し上げられ、中央海嶺が形成されます。ここでは、マントル内の対流によって2つのプレートが離れる傾向があります。これらの海嶺に平行で海岸に近い場所では、一方の海洋プレートがもう一方の海洋プレートの下に沈み込むことがあり、これは沈み込みとして知られています。ここでは深い海溝が形成され、プレート同士が擦れ合う摩擦を伴います。この動きは断続的に進行し、地震を引き起こし、熱が発生し、マグマが押し上げられて海底山脈が形成されます。これらの山脈の中には、深い海溝の近くに火山島の列を形成するものもあります。陸と海の境界付近では、やや密度の高い海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込み、さらに多くの沈み込み海溝が形成されます。プレート同士が擦れ合うと、大陸プレートが変形して褶曲し、造山運動と地震活動を引き起こします。[ 60 ] [ 61 ]
すべての海洋盆地には中央海嶺があり、海底に長い山脈を形成しています。これらが合わさって、世界最長の山脈を特徴とする地球規模の中央海嶺システムを形成しています。最も長い連続した山脈は65,000 km (40,000マイル)です。この海底山脈は、大陸最長の山脈であるアンデス山脈の数倍の長さです。[ 62 ]
日本財団-GEBCO海底2030プロジェクト（海底2030）の海洋学者らは、2024年時点で衛星が提供する解像度よりも高い解像度で海底がマッピングされたのはわずか26%強であり、海洋全体は決して完全に探査されることはなく[ 63 ]、探査されたのは5%程度だと推定している[ 64 ] 。
陸と海が接する区域は海岸と呼ばれ、大潮時の最低水位と波しぶきが届く上限の間の部分は海岸線と呼ばれます。砂浜は海岸に砂や小石が堆積したものです。 [ 65 ]岬は海に突き出た陸地の点で、より大きな岬は岬と呼ばれます。海岸線のくぼみ、特に2つの岬の間のくぼみは湾です。狭い入り江のある小さな湾は入り江と呼ばれ、大きな湾は湾と呼ばれることがあります。[ 66 ]海岸線は、海岸に到達する波の強さ、陸地の縁の傾斜、海岸の岩の構成と硬さ、沖合の斜面の傾斜、局所的な隆起や沈下による土地のレベルの変化など、いくつかの要因によって影響を受けます。[ 65 ]
通常、波は1分間に6～8個のペースで海岸に向かって押し寄せ、これらは建設的な波と呼ばれ、砂浜の物質を上に移動させる傾向があり、侵食効果はほとんどありません。嵐の波は急速に連続して海岸に到達し、打ち寄せる波が砂浜の物質を海側に移動させるため、破壊的な波と呼ばれています。その影響下で、砂浜の砂利はすりつぶされ、摩耗します。満潮時、嵐の波が崖のふもとに衝突すると、割れ目や隙間の空気が圧縮され、圧力が解放されると急速に膨張するため、破壊効果があります。同時に、砂や小石が岩に投げつけられることで侵食効果があります。これにより崖の下部が削られ、霜の作用などの通常の風化プロセスが続き、さらに破壊が進みます。徐々に、崖のふもとに波食台が形成され、これが保護効果を発揮し、それ以上の波の侵食を軽減します。[ 65 ]
陸地の縁から削り取られた物質は、最終的に海に流れ込みます。そこで、海岸線に平行に流れる海流が水路を削り、砂や小石を元の場所から運び去るため、摩耗作用を受けます。河川によって海に運ばれた堆積物は海底に沈殿し、河口に三角州を形成します。これらの物質はすべて、波、潮汐、海流の影響を受けて行き来します。[ 65 ]浚渫は物質を除去し、水路を深くしますが、海岸線の他の場所で予期せぬ影響を与える可能性があります。政府は、防波堤、防潮堤、堤防、その他の海岸防衛施設を建設することにより、土地の浸水を防ぐ努力をしています。たとえば、テムズバリアはロンドンを暴風雨による高潮から守るように設計されていますが、[ 67 ]ハリケーン・カトリーナの際にニューオーリンズ周辺の堤防が決壊したことで、米国で人道危機が発生しました。
海の大部分は青色ですが、場所によっては青緑色、緑色、あるいは黄色から茶色の海もあります。[ 68 ]青い海はいくつかの要因の結果です。まず、水は赤色の光を優先的に吸収するため、青色の光は残り、水から反射されます。赤色の光は最も吸収されやすいため、通常は50メートル（164 フィート）未満の深いところまでしか届きません。一方、青色の光は200メートル（656 フィート）まで到達できます。[ 69 ]次に、海水中の水分子と非常に小さな粒子は、他の色の光よりも青色の光を優先的に散乱します。水と微粒子による青色の光の散乱は、最も透明な海水でも発生し、[ 70 ]空での青色の光の散乱と似ています。
海洋の色に影響を与える主な物質には、溶存有機物、クロロフィル色素を持つ生きた植物プランクトン、マリンスノーや鉱物堆積物などの非生物粒子が含まれます。[ 71 ]クロロフィルは衛星観測で測定でき、表層水における海洋生産性（海洋一次生産性）の指標として機能します。長期合成衛星画像では、海洋生産性の高い領域は、より多くの（緑色の）植物プランクトンを含むため、黄色と緑色で表示され、生産性の低い領域は青色で表示されます。
海水は地球の水循環の中で最大の水塊です（地球の水の 97% が海洋に含まれています）。海洋からの蒸発によって水が大気中に移動し、その後陸地や海洋に雨となって降り注ぎます。[ 72 ]海洋は生物圏に大きな影響を与えます。海洋全体では、地球の生物圏の約 90% を覆っていると考えられています。[ 73 ]水循環の一段階である海洋蒸発は、降雨の大部分（約 90%）の原因であり、[ 72 ]地球全体の雲量が 67%、海洋の雲量が 72% と一定しています。[ 74 ]海水温は気候や風のパターンに影響を与え、それが陸上の生命に影響を与えます。海洋上で発生する最も劇的な気象現象の 1 つは、熱帯低気圧（発生場所によって「台風」や「ハリケーン」とも呼ばれます）です。
世界の海洋は地球の水圏の主要な構成要素であるため、地球上の生命にとって不可欠であり、炭素循環と水循環の一部を形成し、巨大な熱貯蔵庫として気候や気象パターンに影響を与える。
波動または風波として知られる海面の動きは、海面が部分的に交互に上昇したり下降したりする現象です。水と空気の境界面に沿って伝播する一連の機械波はうねりと呼ばれ、セーリング、サーフィン、航海で使用される用語です。[ 75 ]これらの動きは、海面上の船舶や、船酔いする可能性のある船上の人々の健康に大きな影響を与えます。
水面を吹く風は、風の方向に対して垂直な波を形成します。池にそよ風が吹くと、空気と水の間に摩擦が生じ、さざ波ができます。海を吹く強い突風は、動く空気が隆起した水の稜線に押し付けられるため、より大きな波を引き起こします。波は、移動速度が風速とほぼ一致すると、最大の高さに達します。南半球の吠える40度のように風が継続的に吹く外洋では、うねりと呼ばれる長く組織化された水の塊が海を横切って押し寄せます。[ 76 ]： 83-84 [ 77 ] [ 78 ]風が弱まると、波の形成は減少しますが、すでに形成された波は陸地に到達するまで元の方向に進み続けます。波の大きさは、風が水面を吹いた距離であるフェッチと、その風の強さと持続時間に依存します。波が異なる方向から来る波と出会うと、2つの波の干渉によって、波が砕けたり不規則な波が生じたりすることがある。[ 77 ]
建設的干渉により、異常に高い巨大波が発生することがあります。[ 79 ]ほとんどの波は高さが3メートル（10フィート）未満ですが[ 79 ]、強い嵐ではその高さが2倍または3倍になることも珍しくありません。[ 80 ]しかし、巨大波は25メートル（82フィート）を超える高さで記録されています。[ 81 ] [ 82 ]
波の頂上は波頭、波と波の間の最低点は波谷、波頭間の距離は波長と呼ばれます。波は風によって海面を横切って押し進められますが、これはエネルギーの伝達であって、水の水平方向の移動ではありません。波が陸地に近づき浅瀬に入ると、その挙動が変わります。斜めに接近する場合、波は曲がったり（屈折）、岩や岬を回り込んだり（回折）することがあります。波が水面の最も深い振動が海底に接触する地点に達すると、波は減速し始めます。これにより波頭が近づき、波の高さが増します。これを波の浅瀬化と呼びます。波の高さと水深の比率が一定の限界を超えると、「砕波」し、泡立つ水の塊となって崩れ落ちます。[ 79 ]この泡はシート状に海岸に押し寄せ、重力の影響で海に引き戻されます。[ 83 ]
地震、火山噴火、その他の大規模な地質学的変動は、沿岸地域で津波を引き起こす波を発生させる可能性があり、これは非常に危険です。[ 84 ] [ 85 ]
海洋表面は、特に平均海面水位として、海洋学や地理学において重要な基準点である。海洋表面には、海洋の体積に応じて、地球規模ではわずかではあるが測定可能な地形が存在する。
海洋表面は、海洋と大気のプロセスにとって極めて重要な接点です。粒子が相互に交換され、大気や水、そして一部の粒子が堆積物となることで地表も豊かになります。この交換によって、海洋、陸上、そして大気中の生命が豊かに育まれてきました。これらのプロセスと構成要素すべてが一体となって、海洋表面生態系を形成しているのです。
潮汐とは、主に月の引力による地球への潮汐力によって引き起こされる、海洋の水位の規則的な上昇と下降のことです。潮汐力は地球上のすべての物質に影響を与えますが、人間の時間スケールでその影響を示すのは海洋のような流体だけです。（例えば、岩石に作用する潮汐力は、2つの惑星の間で潮汐固定を引き起こす可能性があります。）海洋の潮汐は主に月の引力によって引き起こされますが、太陽の潮汐力、地球の自転、そして海洋水の流れを遮る岩石大陸の形状によっても大きく変化します。（潮汐力は、重力という「基本」の力よりも距離によって大きく変化します。地球に対する月の潮汐力は、太陽の2倍以上です[ 86 ] 。太陽の地球に対する引力は、太陽の地球に対する引力よりもはるかに強いにもかかわらずです。地球が月に及ぼす潮汐力は、月が地球に及ぼす潮汐力の20倍です。）
月の潮汐力の主な作用は、地球の物質を月に対して地球の近側と遠側に膨らませることです。月が地平線と一直線上に見える「垂直」な側では、「潮汐谷」が生じます。地球が月の下で自転するのに約25時間かかるため（月の地球周回軌道が28日であることを考慮すると）、潮汐は12.5時間周期で繰り返されます。しかし、岩石の大陸は潮汐の膨らみを阻害するため、地球上のほとんどの地域では、潮汐の最大値のタイミングは月の位置と必ずしも一致しません。これは、海が大陸を「避ける」ように流れてくるためです。大陸の影響により、潮汐のタイミングと規模は地球全体で大きく異なります。したがって、月の位置を知っていても、潮汐のタイミングを予測することはできず、大陸や太陽などを考慮した事前に計算された潮汐表が必要となります。
潮汐サイクルごとに、どの場所でも潮水は最大高さの満潮まで上昇し、その後再び最小レベルである干潮まで引きます。水が引くと、徐々に潮間帯としても知られる海岸線が現れます。満潮と干潮の高さの差は、潮位差または潮位振幅として知られています。[ 87 ] [ 88 ]太陽と月が一直線に並ぶとき（満月または新月）、その複合効果により「大潮」が高くなり、太陽と月がずれているとき（半月）には潮位差が小さくなります。[ 87 ]
外洋では潮位差は1メートル未満ですが、沿岸地域では潮位差が10メートルを超える場所もあります。[ 89 ]世界で最も潮位差が大きい場所のいくつかは、カナダのファンディ湾とウンガバ湾にあり、最大16メートルに達します。[ 90 ]潮位差が記録的に大きいその他の場所には、イングランドとウェールズの間にあるブリストル海峡、アラスカのクック湾、アルゼンチンのリオ・ガジェゴスなどがあります。[ 91 ]
潮汐は高潮と混同してはならない。高潮は、強風によって浅瀬の海岸に水が押し寄せ、低気圧の影響も加わることで、通常の満潮時よりも海面が劇的に上昇する現象である。
海洋の平均水深は約 4 km です。より正確には、平均水深は3,688 メートル (12,100フィート)です。[ 77 ]世界の海洋のほぼ半分は、水深3,000 メートル (9,800フィート)を超えています。[ 28 ]「深海」とは、水深 200 メートル (660フィート) より下の海域を指し、地球表面の約 66% を占めています。[ 92 ]この数値には、カスピ海のように世界海洋とつながっていない海は含まれていません。
海洋で最も深い場所は、北マリアナ諸島近くの太平洋にあるマリアナ海溝です。[ 93 ]最大深度は約10,935メートル（35,876フィート）と推定されています。[ 3 ] 1951年にイギリス海軍のチャレンジャーII号が海溝を調査し、海溝の最深部を「チャレンジャー海淵」と名付けました。1960年には、トリエステ号が2人の乗組員を乗せて海溝の底に到達することに成功しました。
海洋学者は、物理的および生物学的条件に基づいて、海洋を垂直方向と水平方向のゾーンに分類します。外洋域は外洋の水柱で構成され、光量と水深によってさらに細分化することができます。
海洋の層は、光の透過度によって（上から下へ）有光層、中深層、無光深層に分類できる。
無光層の遠洋部分は、水深と水温に応じてさらに垂直領域に分割できます。[ 95 ]
海面水と深層水の間には、水の性質に基づいて明確な境界を定めることができます。これらの境界は、水温躍層（温度）、塩分躍層（塩分）、化学躍層（化学組成）、密度躍層（密度）と呼ばれます。ある領域で水深とともに温度が劇的に変化する場合、そこには水温躍層、つまり暖かい表層水と冷たい深層水の間の明確な境界が存在します。熱帯地域では、水温躍層は一般的に高緯度地域よりも深くなっています。太陽エネルギーの流入が限られている極地とは異なり、温度成層はそれほど顕著ではなく、明確な水温躍層はしばしば存在しません。これは、極地の表層水が深層水とほぼ同じくらい冷たいためです。水温躍層より下では、海洋のあらゆる場所で水温は非常に低く、-1 ℃から3 ℃の範囲です。この深くて冷たい層が海洋水の大部分を占めているため、世界の海洋の平均水温は3.9 ℃ です。 [ 96 ]深度とともに塩分が劇的に変化するゾーンには塩分躍層が存在する。深度とともに強い垂直方向の化学勾配を示すゾーンには化学躍層が存在する。温度と塩分は海水の密度を制御する。冷たく塩分の高い水は密度が高く、この密度は海洋内の地球規模の水循環を調節する上で重要な役割を果たす。[ 95 ]塩分躍層はしばしば水温躍層と一致し、その組み合わせによって密度の低い表層水と密度の高い深層水の境界である顕著な密度躍層が形成される。
外洋域は、陸地からの距離に基づいて、沿岸域と外洋域の2つの下位区分にさらに細分化できる。沿岸域は、大陸棚直上の水域、すなわち沿岸水域を含む。一方、外洋域は、完全に外洋に面した全ての水域を含む。
沿岸帯は干潮と満潮の間の領域をカバーし、海洋環境と陸上環境の移行領域を表しています。潮位がその地域の状況に影響を与える領域であるため、潮間帯としても知られています。 [ 95 ]
すべての海洋の水の総量は約 13億3500 万立方キロメートル (1.335垓リットル、3億2030 万立方マイル) です。[ 77 ] [ 97 ] [ 98 ]
地球上には 13億8600 万立方キロメートル (3億3300 万立方マイル) の水があると推定されています。 [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ]これには、土壌水分、地殻 (深さ 2 km まで) の地下水および永久凍土として気体、液体、凍結した形態の水、海洋、湖、河川、湿地、氷河、地表の氷と雪の被覆、空気中の蒸気、液滴、結晶、生物圏の植物、動物、単細胞生物の一部が含まれます。この量の 97.5% は海水で、淡水はわずか 2.5% です。この淡水のうち、68.9% は北極、南極、山岳氷河の氷と永久雪の被覆の形であり、30.8% は淡地下水の形です。また、地球上の淡水のわずか0.3%しか容易にアクセスできる湖、貯水池、河川系には存在しない。[ 102 ]
地球の水圏の総質量は約 1.4 × 10 18トンで、これは地球の総質量の約 0.023% です。任意の時点で、このうち約 2 × 10 13トンが地球の大気中の水蒸気の形で存在します(実際には、1 立方メートルの水は 1 トンの重さです)。地球の表面の約 71%、約 3億6100 万平方キロメートル (1億3950 万平方マイル) は海洋で覆われています。地球の海洋の平均塩分濃度は、海水 1 キログラムあたり約 35グラムの塩(3.5%)です。 [ 103 ]
海洋の温度は、その表面に降り注ぐ太陽放射量に依存します。太陽がほぼ真上にある熱帯では、表層の温度は30 °C (86 °F)を超えることがありますが、極付近では、海氷と平衡状態にある温度は約-2 °C (28 °F)です。海洋では水が絶えず循環しています。暖かい表層海流は熱帯から離れるにつれて冷え、水は密度が高くなり沈みます。冷たい水は、水の温度と密度の変化によって駆動される深層海流として赤道に向かって戻り、最終的に再び表面に向かって湧き上がります。深層海水の温度は、地球上のあらゆる場所で-2 °C (28 °F)から5 °C (41 °F)の間です。 [ 15 ]
水深方向の温度勾配は、表層水が深層水と混ざり合うか混ざり合わないか（混ざり合わない状態を海洋成層と呼ぶ）に関係している。これは温度によって異なり、熱帯では約100mの暖かい表層が非常に安定しており、深層水とはあまり混ざらないが、極付近では冬の寒冷化と嵐によって表層が密になり、深層まで混ざり合い、夏には再び成層する。光が届く深さは通常約100m（変動する）で、この加熱された表層と関係がある。[ 104 ]
気候変動の結果として海洋が温暖化していることは明らかであり、この温暖化の速度は増加している。[ 105 ]： 9 2022年には、世界の海洋は人類が記録した中で最も温暖になった。[ 106 ]これは海洋熱量によって決まり、2022年には2021年の過去最高値を上回った。[ 106 ]海洋温度の着実な上昇は、地球のエネルギー不均衡の避けられない結果であり、これは主に温室効果ガスの増加によって引き起こされている。[ 106 ]産業革命以前から2011～2020年の10年間にかけて、海洋表面は0.68～1.01 ℃上昇した。[ 107 ]： 1214
海水の温度と塩分濃度は、地域によって大きく異なります。これは、局地的な水収支（降水量と蒸発量）の違いや、海面から大気への温度勾配の違いによるものです。これらの特性は、海域によって大きく異なる場合があります。下の表は、一般的に見られる値の例を示しています。
典型的な塩分濃度が 35‰ の海水は、凝固点が約 -1.8 °C (28.8 °F) です。[ 95 ] [ 113 ]海氷は水よりも密度が低いため、海面に浮かびます (さらに密度が低い淡水氷も同様です)。海氷は地球表面の約 7%、世界の海洋の約 12% を覆っています。[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ]海氷は通常、最初は非常に薄い氷の膜として、表面で凍り始めます。さらに凍結が進むと、この氷の膜は厚くなり、氷床を形成することがあります。形成された氷にはいくらかの海塩が含まれますが、形成元の海水よりははるかに少ないです。氷は低塩分で形成されるため、残留海水はより塩分が高くなります。これにより密度が増加し、水の垂直沈降が促進されます。[ 117 ]
海流とは、水に作用するいくつかの力によって引き起こされる、海水の連続的で方向性のある流れのことです。これには、風、コリオリ効果、温度と塩分の違いなどが含まれます。[ 16 ]海流は主に水平方向の水の動きであり、潮汐流の場合は潮汐、表面流の場合は風と波など、さまざまな起源があります。
潮汐流は潮汐と同位相であるため準周期的であり、月と太陽の引力が海水に及ぼす影響に関連しています。潮汐流は特定の場所、特に岬の周辺でさまざまな複雑なパターンを形成することがあります。[ 118 ]非周期的または非潮汐流は、風の作用と水の密度の変化によって発生します。沿岸域では、砕波が非常に激しく、水深が非常に浅いため、海流はしばしば1～2ノットに達します。[ 119 ]
風と波は表面流（「漂流流」と呼ばれる）を発生させる。これらの流れは、1つの準定常流（1時間単位で変動する）と、急速な波の動きの影響によるストークス漂流の動き（数秒単位で変動する）に分解できる。準定常流は波の砕波によって加速され、また、より小さな支配的な効果として、風が表面で摩擦することによっても加速される。[ 119 ]
この流れの加速は、波と卓越風の方向に起こります。したがって、海洋の深さが増すと、地球の自転によって流れの方向が深さの増加に比例して変化し、摩擦によって流れの速度が低下します。ある一定の海洋の深さで、流れの方向が変わり、流れの速度がゼロになる逆方向に反転して見えるようになります。これはエクマン螺旋として知られています。これらの流れの影響は主に海洋表面の混合層で感じられ、多くの場合、最大水深400メートルから800メートルです。これらの流れは大きく変化する可能性があり、季節に依存します。混合層が薄い場合（10メートルから20メートル）、表面の準恒常的な流れは風の方向に対してかなり異なる方向をとることがあります。この場合、水柱は水温躍層より上ではほぼ均質になります。[ 119 ]
海面に吹く風は水を動かします。地球規模の風のパターン（大気循環とも呼ばれる）は、地球規模の海流のパターンを作り出します。これらは風だけでなく、地球の循環の影響（コリオリ力）によっても駆動されます。これらの主要な海流には、メキシコ湾流、黒潮、アガラス海流、南極環流などがあります。南極環流は南極大陸を一周し、その地域の気候に影響を与え、いくつかの海洋の海流をつないでいます。[ 119 ]
海流は地球全体に膨大な量の水と熱を運び、気候に影響を与えています。これらの風によって駆動される海流は、主に海洋の数百メートルの表層に限られています。より深いところでは、熱塩循環が水の動きを駆動しています。たとえば、大西洋子午面循環（AMOC）は、北極と南極の緯度で表層水が冷却されることで駆動され、密度の高い水が生成されて海底に沈みます。この冷たく密度の高い水は極からゆっくりと離れていくため、世界の海洋の最も深い層の水は非常に冷たくなっています。この深層水の循環は比較的遅く、海底の水は数百年、あるいは数千年もの間、海洋の表面や大気から隔離されることがあります。[ 119 ]この循環は、地球の気候システムや、二酸化炭素などの汚染物質やガスの吸収と再分配に重要な影響を与え、たとえば汚染物質を表層から深海に移動させます。
海流は、熱帯地域から極地域へ熱を運ぶことで、地球の気候に大きな影響を与えます。これは沿岸地域や内陸部の気温や降水量に影響を及ぼします。表面の熱と淡水の流入によって地球規模の密度勾配が生じ、それが大規模な海洋循環の一部である熱塩循環を駆動します。この循環は極地域への熱供給、ひいては海氷の調節において重要な役割を果たしています。
海洋は、卓越風が海から吹く場所の気候を穏やかにします。同じ緯度では、地球上で海洋の影響が大きい場所の方が、陸の影響が大きい場所よりも気候が穏やかになります。例えば、サンフランシスコ（北緯37.8度）とニューヨーク（北緯40.7度）の気候が異なるのは、サンフランシスコの方が海洋の影響が大きいからです。北米西海岸のサンフランシスコは、太平洋上を西から吹く風を受けます。北米東海岸のニューヨークは、陸地上を西から吹く風を受けるため、サンフランシスコよりも冬は寒く、夏は早く暑くなります。暖かい海流は、高緯度であっても、長期的には気候を温暖化させます。同じ緯度では、暖かい海流の影響を受ける場所は、冷たい海流の影響を受ける場所よりも全体的に気候が温暖になります。
熱塩循環の変化は、地球のエネルギー収支に大きな影響を与えると考えられています。熱塩循環は深層水が表層に到達する速度を決定するため、大気中の二酸化炭素濃度にも大きな影響を与える可能性があります。近年の観測、気候シミュレーション、古気候復元によると、大西洋子午面循環（AMOC）は産業革命以前から弱体化しています。2021年の最新の気候変動予測では、AMOCは21世紀中にさらに弱体化する可能性が高いとされています。[ 120 ] : 19このような弱体化は地球規模の気候に大きな変化をもたらす可能性があり、特に北大西洋は影響を受けやすいと考えられます。[ 120 ] : 19
塩分濃度は、海水中に溶解している塩の総量を表す尺度です。元々は海水中の塩化物の量を測定することで測定されていたため、塩化物濃度と呼ばれていました。現在では、水サンプルの電気伝導率を測定することで塩分濃度を測定するのが標準的な方法です。塩分濃度は、海水中のハロゲンイオン（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を含む）の総質量を表す塩化物濃度を用いて計算できます。国際協定によれば、塩分濃度を決定するために次の式が使用されます。[ 122 ]
海水の平均塩素濃度は約19.2‰（1.92%に相当）であり、したがって平均塩分濃度は約34.7‰（3.47%）である。[ 122 ]
塩分濃度は海水の密度に大きな影響を与えます。水深とともに塩分濃度が急激に増加する領域は塩分躍層と呼ばれます。海水の塩分濃度が増加すると、最大密度となる温度も上昇します。塩分濃度は水の凝固点と沸点の両方に影響を与え、沸点は塩分濃度とともに上昇します。大気圧下では、[ 123 ] 通常の海水は約 -2 °Cの温度で凍結します。
地球の海洋では、蒸発量が多いほど塩分濃度が高く、降水量が多いほど塩分濃度が低くなります。極地や一部の温帯地域のように、降水量が蒸発量を上回る場合、塩分濃度は低くなります。熱帯地域のように、蒸発量が降水量を上回る場合、塩分濃度は高くなります。例えば、地中海では蒸発量が降水量よりも多く、平均塩分濃度は38‰で、世界平均の34.7‰よりも塩分濃度が高くなっています。[ 124 ]したがって、極地の海洋水は熱帯地域の海洋水よりも塩分濃度が低くなります。[ 122 ]しかし、高緯度で海氷が形成されると、氷が形成される際に塩分が氷から排除されるため、北極海などの極地の残存海水では塩分濃度が高くなることがあります。[ 95 ] [ 125 ]
気候変動が海洋に及ぼす影響により、1950年から2019年までの海面塩分の観測では、塩分濃度が高く蒸発量が多い地域は塩分濃度が高くなり、塩分濃度が低く降水量が多い地域は塩分濃度が低くなっていることが示されています。[ 126 ]太平洋と南極海/南極海は塩分濃度が低くなり、大西洋は塩分濃度が高くなっている可能性が非常に高いです。[ 126 ]
海水には、酸素、二酸化炭素、窒素などの溶存ガスが大量に含まれています。これらのガスは、海面のガス交換によって海水に溶け込み、その溶解度は水の温度と塩分濃度に依存します。 [ 17 ]地球の大気と海洋で最も豊富な4つのガスは、窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素です。体積で海洋に溶けている最も豊富なガスは、24 °C (75 °F) の平衡状態では、二酸化炭素 (重炭酸イオンと炭酸イオンを含む、平均 14 mL/L)、窒素 (9 mL/L)、酸素 (5 mL/L) です。[ 128][129][130]すべてのガスは、暖かい水よりも冷たい水の方が溶けやすく、溶解度が高くなります。例えば、塩分濃度と圧力が一定の場合、気温が暖かい夏の日の30 ℃（86 °F）から氷点下の0 ℃（32 °F）まで下がると、水中の酸素濃度はほぼ2倍になります。同様に、二酸化炭素と窒素ガスは低温でより溶けやすく、その溶解度は温度によって異なる速度で変化します。[ 128 ] [ 131 ]
表層海洋における光合成は酸素を放出し、二酸化炭素を消費する。微細な浮遊藻類の一種である植物プランクトンがこのプロセスを制御している。植物が成長した後、海洋における光合成によって生成された有機物の細菌による分解の結果として、酸素が消費され、二酸化炭素が放出される。深海水が大気と接触しない深さでは、一部の有機物が沈降し、細菌によって分解されるため、酸素濃度が低下し、二酸化炭素、炭酸塩、重炭酸塩が増加する。[ 104 ]海洋におけるこの二酸化炭素の循環は、地球規模の炭素循環の重要な部分である。
海洋は、光合成や溶解によって大気から吸収された二酸化炭素の主要な炭素吸収源である（炭素隔離も参照）。また、マングローブや塩性湿地などの沿岸海洋生息地における二酸化炭素の吸収にも注目が集まっている。このプロセスはしばしば「ブルーカーボン」と呼ばれる。これらの生態系は強力な炭素吸収源であると同時に、人間の活動や環境悪化によって脅かされている生態学的に重要な生息地であるため、注目されている。
深層海水は地球全体を循環するにつれて、表面の空気から離れている時間が長くなるにつれて、酸素濃度が徐々に低下し、二酸化炭素濃度が徐々に増加します。この酸素濃度の緩やかな低下は、水が大気と接触していない間に沈降する有機物が継続的に分解されることによって起こります。[ 104 ]海洋の深層水の大部分は、ほとんどの動物が生存するのに十分な比較的高い酸素濃度を依然として含んでいます。しかし、一部の海洋領域では、水が大気から長期間隔離されているため、酸素濃度が非常に低くなっています。酸素欠乏領域は、酸素極小域または低酸素水域と呼ばれ、一般的に気候変動が海洋に及ぼす影響によって悪化します。[ 133 ] [ 134 ]
海洋表面の pH 値 (地球平均表面 pH ) は現在、およそ 8.05 [ 135 ]から 8.08 [ 136 ]の範囲にあります。これは、わずかにアルカリ性であることを示しています。過去 3 億年の間、表面の pH 値はおよそ 8.2 でした。[ 137 ]しかし、1950 年と 2020 年の間に、海洋表面の平均 pH はおよそ 8.15 から 8.05 に低下しました。[ 138 ]人間の活動による二酸化炭素の排出は、海洋酸性化と呼ばれるこのプロセスの主な原因であり、大気中の二酸化炭素 ( CO 2 ) 濃度は(2020 年) 410 ppm を超えています。[ 139 ]大気中のCO 2は海洋に吸収されます。これにより炭酸( H 2 CO 3 ) が生成され、炭酸水素イオン( HCO − 3 ) と水素イオン( H + )に解離します。遊離水素イオン（H + ）の存在は、海洋のpHを低下させる。
海洋には自然なpH勾配があり、これは深層水における有機物の分解と関連しており、深度とともにpHが徐々に低下します。深海では有機物の分解の結果、海水のpH値は自然に7.8まで低下します。[ 140 ]生物生産性の高い地域の表層水では、pHは8.4まで上昇することがあります。[ 104 ]
地球平均表面pHの定義は、海洋の最上層、つまり水深約20～100mまでの層を指します。これに対し、海洋の平均水深は約4kmです 。より深い層（100m以上）のpH値は、海洋酸性化の影響をまだ受けていません。pHが8.2から約7.8まで自然な勾配が残っている深層水域が広範囲に存在し、これらの水が酸性化するには非常に長い時間がかかり、その酸性化から回復するのにも同様に長い時間がかかります。しかし、海洋の最上層（有光層）は海洋生産性にとって非常に重要であるため、最上層のpH値と温度の変化は、海洋生物や海流（気候変動が海洋に及ぼす影響など）など、多くの連鎖的な影響を及ぼす可能性があります。[ 104 ]
海洋酸性化の浸透に関して重要な問題は、表層水が深層水とどのように混ざり合うか、あるいは混ざり合わないか（混ざり合わない状態を海洋成層と呼ぶ）である。これは水温に依存するため、熱帯地域と極地では異なる（海洋#温度を参照）。[ 104 ]
海水の化学的性質はpH測定を複雑にし、化学海洋学にはいくつかの異なるpHスケールが存在する。[ 141 ]海水には普遍的に受け入れられている基準pHスケールはなく、複数の基準スケールに基づく測定値の差は最大0.14単位になる可能性がある。[ 142 ]
アルカリ度は、海水、あるいはあらゆる天然水における塩基（プロトン受容体）と酸（プロトン供与体）のバランスです。アルカリ度は化学的緩衝剤として働き、海水のpHを調整します。海水にはアルカリ度に寄与するイオンが多数存在しますが、その多くは濃度が非常に低いです。つまり、酸素が豊富な外洋では、炭酸イオン、重炭酸イオン、ホウ酸イオンだけが海水のアルカリ度に大きく寄与しているということです。これらのイオンのうち最初の2つが、このアルカリ度の95%以上を占めています。[ 104 ]
海水中のアルカリ度を表す化学式は次のとおりです。
表層海洋水における植物プランクトンの増殖は、一部の重炭酸イオンと炭酸イオンを有機物に変換する。この有機物の一部は深海に沈み、そこで炭酸イオンと重炭酸イオンに分解される。このプロセスは海洋生産性または海洋一次生産に関連している。したがって、アルカリ度は深度とともに増加する傾向があり、大西洋から太平洋、インド洋に至る地球規模の熱塩循環に沿っても増加するが、これらの増加は小さい。濃度は全体的にわずか数パーセントしか変化しない。[ 104 ] [ 140 ]
大気からの CO 2の吸収は海洋のアルカリ度には影響しません。[ 143 ] : 2252ただし、pH 値の低下につながります (海洋酸性化と呼ばれます)。[ 139 ]
海水には、溶解イオンとして多くの化学元素が含まれています。海水に溶解している元素の濃度は広範囲にわたります。ナトリウムや塩化物のように、1リットルあたり数グラムという非常に高い濃度を持つ元素もあり、これらが海洋塩の大部分を構成しています。鉄などの他の元素は、1リットルあたりわずか数ナノグラム（10⁻⁹グラム）という微量な濃度で存在します。[ 122 ]
あらゆる元素の濃度は、海洋への供給速度と除去速度によって決まります。元素は河川、大気、熱水噴出孔から海洋に流入します。元素は、沈降して堆積物に埋没したり、水や一部のガスの場合は大気中に蒸発したりすることで、海水から除去されます。海洋学者は、元素の滞留時間を推定することで、流入と除去のバランスを調べます。滞留時間とは、元素が海洋に溶解した状態で除去されるまでの平均時間です。ナトリウムのように海水中に豊富に存在する元素は、流入速度が速いです。これは、岩石中に豊富に存在することと岩石の風化が速いことに加え、ナトリウムイオンが比較的反応性が低く溶解度が高いため、海洋からの除去が非常に遅いことを反映しています。対照的に、鉄やアルミニウムなどの他の元素は岩石中に豊富に存在しますが溶解度が非常に低いため、海洋への流入は少なく、除去は速いです。これらのサイクルは、地球が誕生して以来続いている主要な地球規模の元素循環の一部を表しています。海洋中に非常に多く存在する元素の滞留時間は数百万年と推定されているが、反応性が高く不溶性の元素の滞留時間はわずか数百年である。[ 122 ]
窒素、リン、鉄、カリウムなど、生命に不可欠ないくつかの元素は、生物物質の主要な構成要素であり、一般に「栄養素」として知られています。硝酸塩とリン酸塩の海洋滞留時間はそれぞれ 10,000 年[ 146 ]と 69,000年[ 147 ]ですが、カリウムは海洋に非常に多く存在するイオンであり、滞留時間は 1,200 万年[ 148 ]です。これらの元素の生物学的循環は、分解された有機物が堆積物として海底に沈むにつれて、海洋の水柱から継続的に除去されるプロセスであることを意味します。
集約農業や未処理の下水からのリン酸塩は、流出によって河川や沿岸地域を経て海洋に運ばれ、そこで代謝される。最終的には海底に沈み、商業資源として人間が利用できなくなる。[ 149 ]無機肥料の必須成分であるリン鉱石の生産[ 150 ]は、世界の海洋堆積物の一部で起こるゆっくりとした地質学的プロセスであり、採掘可能な堆積性アパタイト（リン酸塩）を非再生可能資源にしている（ピークリンを参照）。人間の活動による非再生可能リン酸塩の継続的な正味沈着損失は、将来、肥料生産と食料安全保障の資源問題になる可能性がある。 [ 151 ] [ 152 ]
海洋における生命は、陸上における生命よりも30億年も前に進化しました 。水深と海岸からの距離は、それぞれの地域に存在する植物や動物の生物多様性に大きく影響します。 [ 154 ]海洋における生命の多様性は膨大で、以下のようなものが含まれます。
海洋生物は、海生物または海洋生物とも呼ばれ、塩水生息地に生息するすべての海洋生物、または海洋生息地の塩水（縁海や海洋の海水、または沿岸湿地、潟湖、河口、内海の汽水）に生息するすべての水生動物、植物、藻類、菌類、原生生物、単細胞微生物、および関連するウイルスを含む生態系群集を指します。2023年現在、24 万 種の海洋生物が記録されており、おそらく 200 万種の海洋生物がまだ記録されていません。平均して、研究者は毎年約 2,300 種の新しい海洋生物を記述しています。[ 156 ] [ 157 ]海洋生物の研究は、主に海洋生物学と生物海洋学という複数の分野に及びます。
海洋生態系は地球上の水生生態系の中で最大規模であり、塩分濃度が高い水域に存在します。これらのシステムは、塩分濃度が低い淡水生態系とは対照的です。海洋水は地球表面の70%以上を覆い、地球上の水の供給量の97%以上[ 159 ] [ 160 ]、地球上の居住可能な空間の90%を占めています[ 161 ]。海水の平均塩分濃度は水1000分の35です。実際の塩分濃度は、さまざまな海洋生態系によって異なります[ 162 ] 。海洋生態系は、水深と海岸線の特徴に応じて、多くのゾーンに分けることができます。外洋ゾーンは、クジラ、サメ、マグロなどの動物が生息する広大な外洋の部分です。底生ゾーンは、多くの無脊椎動物が生息する水面下の基質で構成されています。潮間帯は、満潮と干潮の間の領域です。沿岸域（浅海域）には、干潟、海草藻場、マングローブ林、岩礁潮間帯、塩性湿地、サンゴ礁、ケルプ林、ラグーンなどが含まれる。深海には熱水噴出孔があり、そこでは化学合成硫黄細菌が食物連鎖の基盤を形成している。
海洋は歴史を通じて人間の活動と密接に関わってきました。これらの活動は、航海や探検、海戦、旅行、輸送や貿易、食料生産（漁業、捕鯨、海藻養殖、水産養殖など）、レジャー（クルーズ、セーリング、レクリエーションボートでの釣り、スキューバダイビング）、発電（海洋エネルギーや洋上風力発電を参照） 、採掘産業（洋上掘削や深海採掘）、海水淡水化による淡水生産など、多岐にわたる目的を果たしています。
世界の多くの商品は、世界の港湾間を船で輸送されています。[ 163 ]大量の商品は、特に大西洋と環太平洋地域を横断して海上輸送されています。[ 164 ]製造品を含む多くの種類の貨物は、通常、専用ターミナルで専用に建造されたコンテナ船に積み込まれる標準サイズの施錠可能なコンテナで輸送されます。[ 165 ]コンテナ化は、海上輸送の効率を大幅に向上させ、コストを削減しました。これは、20世紀半ばから後半にかけてのグローバル化の台頭と国際貿易の飛躍的な増加の主要因でした。 [ 166 ]
海洋は漁業の主要な供給源でもある。主な漁獲物には、エビ、魚、カニ、ロブスターなどがある。[ 73 ]世界最大の商業漁業は、カタクチイワシ、スケトウダラ、マグロを対象としている。[ 167 ]： 6 2020年のFAOの報告書では、「2017年には、世界の海洋漁業の魚類資源の34％が乱獲に分類された」と述べられている。[ 167 ]： 54天然漁業と養殖の両方からの魚類やその他の水産物は、タンパク質やその他の必須栄養素の最も広く消費されている供給源の一つである。2017年のデータによると、「魚の消費は、世界人口の動物性タンパク質摂取量の17％を占めている」。[ 167 ]このニーズを満たすために、沿岸国は排他的経済水域で海洋資源を開発してきた。漁船は、国際水域の資源を開発するためにますます沖合に出るようになっている。[ 168 ]
海洋には、波、潮汐、塩分濃度の差、海水温の差によって運ばれる膨大な量のエネルギーがあり、これを利用して発電することができます。[ 169 ]持続可能な海洋エネルギーの形態には、潮力発電、海洋温度差発電、波力発電などがあります。[ 169 ] [ 170 ]洋上風力発電は、海上に設置された風力タービンによって行われます。洋上風力発電所は陸上よりも風速が速いという利点がありますが、建設コストは高くなります。 [ 171 ]海底下の岩石には、石油や天然ガスなどの石油資源が大量に埋蔵されています。洋上プラットフォームや掘削リグは、石油やガスを抽出し、陸上への輸送のために貯蔵します。[ 172 ]
「航海の自由」は、 17世紀に遡る国際法の原則である。これは、海洋を航行する自由を強調し、国際水域で行われる戦争を非難するものである。今日、この概念は国連海洋法条約（UNCLOS）に明記されている。[ 173 ]
1958年に批准された国際海事機関（IMO）は、主に海上安全、責任、補償を担当しており、船舶事故に関連する海洋汚染に関する条約をいくつか締結している。海洋ガバナンスとは、世界の海洋に関する政策、行動、および事柄の実施のことである。[ 174 ]
人間の活動は、海洋汚染（海洋ゴミやマイクロプラスチックを含む）、乱獲、海洋酸性化、気候変動による海洋への影響など、多くの負の影響を通じて海洋生物や海洋生息地に影響を与えている。
気候変動は海洋に多くの影響を及ぼします。最も重要なものの1つは、海水温の上昇です。海洋熱波の頻度の増加はこれと関連しています。気温の上昇は、水が温まると膨張し、陸上の氷床が溶けるため、海面上昇につながります。海洋へのその他の影響には、海氷の減少、pH値と酸素レベルの低下、海洋成層の増加などがあります。これらすべてが、例えば大西洋子午面循環（AMOC）の弱化など、海流の変化につながる可能性があります。 [ 105 ]これらの変化の主な原因は、主に化石燃料の燃焼と森林破壊による人間の活動からの温室効果ガスの排出です。二酸化炭素とメタンは温室効果ガスの例です。海洋は気候システムで余分な熱の大部分を吸収するため、追加の温室効果は海洋温暖化につながります。[ 176 ]海洋は、大気中の余分な二酸化炭素の一部も吸収します。これにより、海水のpH値が低下します。[ 177 ]科学者たちは、海洋が人間が排出する二酸化炭素の約25%を吸収すると推定している。[ 177 ]
海洋のさまざまな層は温度が異なります。たとえば、海底に向かうにつれて水温は低くなります。気温の上昇により海洋表面が温暖化すると、この温度成層が拡大します。[ 178 ] : 471これに関連して、海洋層の混合が減少し、暖かい水が表面付近で安定します。冷たい深層水の循環が減少します。垂直方向の混合が減少すると、海洋が熱を吸収しにくくなります。そのため、将来の温暖化の大部分が大気と陸地に移動します。その結果の1つは、熱帯低気圧やその他の嵐に利用できるエネルギー量の増加です。もう1つの結果は、海洋上層の魚の栄養分の減少です。これらの変化は、海洋の炭素貯蔵能力も低下させます。[ 179 ]同時に、塩分のコントラストが拡大しています。塩分濃度の高い地域はより塩分濃度が高くなり、塩分濃度の低い地域はより塩分濃度が低くなっています。[ 180 ]
暖かい水は冷たい水と同じ量の酸素を含めません。その結果、海洋の酸素は大気へと移動します。熱成層が進むと、表層水から深層水への酸素供給が減少する可能性があります。これにより、水中の酸素濃度はさらに低下します。[ 181 ]海洋はすでに水柱全体で酸素を失っています。酸素極小域は世界中で拡大しています。[ 178 ] : 471
これらの変化は海洋生態系に害を及ぼし、生物多様性の喪失や種の分布の変化につながる可能性があります。[ 105 ]これは漁業や沿岸観光にも影響を与える可能性があります。例えば、水温の上昇は熱帯のサンゴ礁に害を及ぼしています。直接的な影響は、これらのサンゴ礁の白化です。なぜなら、サンゴ礁はわずかな温度変化にも敏感だからです。そのため、水温のわずかな上昇でも、これらの環境に大きな影響を与える可能性があります。もう1つの例は、温暖化による海氷生息地の喪失です。これは、ホッキョクグマや海氷に依存する他の動物に深刻な影響を与えるでしょう。気候変動が海洋に及ぼす影響は、すでに人間の活動による他の影響で圧力を受けている海洋生態系に、さらなる圧力をかけています。[ 105 ]
海洋汚染は、工業廃棄物、農業廃棄物、家庭 廃棄物、粒子、騒音、過剰な二酸化炭素、侵入生物など、人間が使用または拡散する物質が海に入り、そこで有害な影響を及ぼしたときに発生します。この廃棄物の大部分（80%）は陸上の活動から来ていますが、海上輸送も大きく寄与しています。[ 182 ]これは化学物質とゴミの組み合わせであり、そのほとんどは陸上から来て、海に流れ込んだり、風で飛ばされたりします。この汚染は、環境、すべての生物の健康、および世界中の経済構造に損害をもたらします。[ 183 ] ほとんどの流入源が河川、下水、または大気を介して陸地から来るため、大陸棚は汚染に対してより脆弱であることを意味します。大気汚染も寄与要因であり、鉄、炭酸、窒素、ケイ素、硫黄、農薬、および塵粒子を海に運びます。[ 184 ]汚染は、農業流出、風で飛ばされた破片、および塵などの非点源から来ることがよくあります。これらの非点源汚染は主に河川から海に流れ込む流出水によるものですが、風で運ばれた破片や塵も、これらの汚染物質が水路や海に沈む可能性があるため、役割を果たすことがあります。[ 185 ]汚染の経路には、直接排出、陸上流出、船舶汚染、ビルジ汚染、浚渫（浚渫プルームが発生する可能性がある）、大気汚染、そして潜在的には深海採掘が含まれます。
海洋汚染にはさまざまな種類があり、海洋ゴミによる汚染、マイクロプラスチックを含むプラスチック汚染、海洋酸性化、栄養汚染、毒素、水中騒音に分類できます。海洋におけるプラスチック汚染は、ボトルや袋などの大きな元の素材から、プラスチック素材の断片化によって形成されるマイクロプラスチックまで、プラスチックによる海洋汚染の一種です。海洋ゴミは主に、海に浮かんだり、海中に浮遊したりする人間の廃棄物です。プラスチック汚染は海洋生物に有害です。
もう一つの懸念は、集約農業からの栄養素（窒素とリン）の流出、および未処理または部分的に処理された下水が河川、そして最終的には海洋に排出されることです。これらの窒素とリンの栄養素（肥料にも含まれています）は植物プランクトンと大型藻類の成長を促進し、有害な藻類の異常繁殖（富栄養化）を引き起こす可能性があり、これは人間だけでなく海洋生物にも有害です。藻類の過剰な繁殖は、繊細なサンゴ礁を覆い尽くし、生物多様性とサンゴの健康の喪失につながる可能性もあります。2つ目の大きな懸念は、藻類の異常繁殖の分解が沿岸水域の酸素消費につながる可能性があることであり、温暖化によって水柱の垂直混合が減少するため、気候変動によってこの状況が悪化する可能性があります。 [ 186 ]
多くの潜在的に有害な化学物質は微粒子に付着し、それがプランクトンや底生動物に取り込まれます。これらの動物のほとんどは堆積物食性か濾過摂食性です。このようにして、毒素は海洋食物連鎖の中で上層へと濃縮されます。農薬が海洋生態系に取り込まれると、それらはすぐに海洋食物網に吸収されます。食物網に入り込んだ農薬は、突然変異や病気を引き起こす可能性があり、人間だけでなく食物網全体にも有害となる可能性があります。有毒金属も海洋食物網に導入される可能性があります。これらは海洋生物の組織物質、生化学、行動、生殖に変化をもたらし、成長を抑制する可能性があります。また、多くの動物飼料には魚粉や魚加水分解物が多く含まれています。このようにして、海洋毒素は陸上動物に移行し、後に肉や乳製品に現れる可能性があります。
乱獲とは、水生動物（主に魚類）を、その種が自然に個体数を補充できる速度よりも速い速度で水域から除去すること（つまり、その地域の既存の魚類資源の過剰利用）であり、その結果、その地域でその種の個体数がますます減少する。過剰な漁業行為は、池、湿地、河川、湖から海や海洋まで、あらゆる規模の水域で発生する可能性があり、資源の枯渇、生物学的成長率の低下、バイオマスレベルの低下につながる可能性がある。持続的な乱獲、特に産業規模の商業漁業は、魚類個体群がもはや維持できなくなり、種の絶滅や絶滅に至る臨界的剥奪につながる可能性がある。サメの乱獲など、一部の乱獲形態は、海洋生態系全体の混乱につながっている。[ 187 ]乱獲の種類には、成長乱獲、加入乱獲、生態系乱獲がある。乱獲は生物多様性や生態系機能に悪影響を与えるだけでなく、魚の生産量を減少させ、結果として社会経済的に悪影響を及ぼします。[ 188 ]
海洋保護は、人間が依存している海洋の生態系を保護する役割を果たします。[ 189 ] [ 190 ]これらの生態系を脅威から保護することは、環境保護の主要な要素です。保護措置の 1 つは、海洋保護区(MPA)の設置と執行です。海洋保護は、国、地域、国際的な文脈で検討する必要があるかもしれません。[ 191 ]その他の措置には、サプライチェーンの透明性要件ポリシー、海洋汚染防止ポリシー、生態系支援 (サンゴ礁など)、持続可能なシーフード(持続可能な漁業慣行や養殖の種類など) のサポートが含まれます。また、採取または撹乱によって重大な損害を引き起こす海洋資源および構成要素の保護、より広範な一般市民および影響を受けるコミュニティの関与、[ 192 ]および海洋浄化プロジェクト (海洋プラスチック汚染の除去) の開発もあります。後者の例としては、Clean Oceans InternationalやThe Ocean Cleanupなどがあります。
2021年、43名の専門科学者が、統合、レビュー、明確化、標準化を通じて海洋保護区の保護レベルの評価を可能にし、海洋保護の質と範囲を改善、計画、監視するためのその後の取り組みのガイドとして役立つ最初の科学的枠組みバージョンを発表しました。例としては、「自然のためのグローバルディール」 [ 193 ]の30%保護目標に向けた取り組みや、国連の持続可能な開発目標14（「水中の生命」）[ 194 ] [ 195 ]が挙げられます。
2023年3月、公海条約が署名されました。これは法的拘束力があります。主な成果は、国際水域に海洋保護区を創設する新たな可能性です。これにより、この協定は2030年までに海洋の30%を保護することを可能にします（30 by 30目標の一部）。[ 196 ] [ 197 ]この条約には、「汚染者負担」の原則や、活動を行う国の国家管轄権外の領域を含む人間の活動のさまざまな影響に関する条項があります。この協定は、193の国連加盟国によって採択されました。[ 198 ]
海洋は約 3.35×10
8
km
2
の面積を占めています。 世界の海洋海岸線は 377412 km です。
おおよそ、北極海は大西洋の河口とみなすことができる。
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