部分循環湖

部分循環湖とは、水が混ざり合わない層を持つ湖のことである。 ^{[ 1 ]}通常の全循環湖では、少なくとも年に一度は表層水と深層水が物理的に混ざり合う。^{[ 2 ]}

メロミクティックという用語は、オーストリアのインゴ・フィンデネッグが1935年に造語したもので、明らかに古い用語であるホロミクティックに基づいている。メロミクティック湖を記述するために使用される概念と用語は、1937年にG.エヴリン・ハッチンソンによっていくつかの追加が行われた後、ほぼ完成した。 ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

ほとんどの湖は全循環湖であり、少なくとも年に一度は表層水と深層水が混ざり合います。単循環湖では年に一度、二循環湖では年に二度（通常は春と秋）、多循環湖では年に数回混合が起こります。部分循環湖では、水層が数年、数十年、あるいは数世紀にわたって混ざり合わないままになることがあります。

部分循環湖は通常、3 つのセクションまたは層に分けられます。最下層はモニモリムニオンです。この部分の湖水はほとんど循環せず、一般的に低酸素で、湖の他の部分よりも塩分濃度が高くなります。最上層はミクソリムニオンで、基本的に全循環湖のように振る舞います。その間の領域はケモクライン、またはケモリムニオンです。^{[ 6 ]}

層間の混合がないと、生命にとって根本的に異なる環境が生まれます。湖水の成層、つまり安定した層状構造は、底層が大気から酸素をほとんど受け取らないため、酸素が枯渇することを意味します。表層では 夏に溶存酸素が 10 mg/L 以上になることがあります。部分循環湖の深層では 1  mg/L 未満になることがあります。^{[ 7 ]}このような酸素の少ない環境で生きられる生物はごくわずかです。例外の 1 つは紫色硫黄細菌です。このような湖の深水層の上部によく見られるこれらの細菌は、硫化物などの硫黄化合物を光合成に利用します。これらの化合物は、酸素の少ない環境で有機堆積物が分解されることによって生成されます。深水層はリンと窒素が豊富な場合が多いです。これらの要因が組み合わさって、細菌の増殖に理想的な環境を作り出します。混合水層も同様の性質を持つことがあります。ただし、表面で増殖できる細菌の種類は、表面で受ける光の量によって決まります。^{[ 8 ]}

部分混合湖は、湖の表面積に比べて盆地が異常に深く、側面が急勾配である場合、または湖の下層が上層よりも塩分濃度が高く密度が高い場合に形成されることがあります。 ^{[ 9 ]}しかし、人為的な部分混合が発生することがあります。^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}特に北緯地域では、除氷戦略として道路塩の使用が増加しており、混合を阻害することで湖の自然な混合サイクルを乱す可能性があります。^{[ 13 ] [ 14 ]}晩冬から早春にかけて高濃度の塩が水系に流れ込むと、湖の最も深い層に蓄積し、不完全な混合につながります。

部分循環湖の成層は、内因性または外因性のいずれかである。内因性とは、湖に見られるパターンが、堆積物中に有機物が蓄積して分解されるなどの内部事象によって引き起こされることを意味し、外因性とは、見られるパターンが、深水層に塩水が侵入して沈殿し、混合を妨げるなどの外部原因によって引き起こされることを意味する。^{[ 1 ]}

部分循環湖の底に堆積した層は、物理的な混合がほとんどなく、攪拌する生物も少ないため、比較的乱されることなく残ります。また、化学的な分解もほとんど起こりません。そのため、部分循環湖の底の堆積物コアは、閉じ込められた花粉粒や堆積物の種類を調べることで、湖の過去の気候変動を追跡する上で重要です（「気候の代理指標」を参照）。

何らかの理由で水層が混ざり合うと、通常ミクソリムニオンに生息する生物にとって壊滅的な影響が生じる可能性があります。この層は通常、マニモリムニオンよりも体積がはるかに小さいです。水層が混ざり合うと、表面の酸素濃度が劇的に低下します。これは、酸素を必要とする魚類など、多くの生物の死につながる可能性があります。

時折、二酸化炭素、メタン、またはその他の溶存ガスが、メロミクティック湖の下層で比較的乱されずに蓄積されることがあります。地震などによって成層が乱されると、湖沼噴火が発生する可能性があります。1986年に、この種の注目すべき出来事がカメルーンのニオス湖で発生し、約1,800人の死者を出しました。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}この災害後の数十年間、ニオス・オルガンパイプ・プログラム（NOPP）を通じて、将来のガス蓄積を軽減するための積極的な研究と管理が行われてきました。^{[ 18 ]} NOPPプログラムでは、ニオス湖に大型のオルガンパイプを設置し、有害な溶存ガスが蓄積する深水層に到達させ、ガスを大気中に放出することで、深水層のガスを効果的に除去しました。^{[ 18 ]} 2019年以来、ニオス湖は溶存ガス濃度が無害なレベルまで脱ガスすることに成功している。^{[ 18 ]}ニオス湖と並行して、キブ湖も地域社会に潜在的に致命的な脅威をもたらす湖である。いくつかの管理戦略では、オルガンパイプを通して大気中に脱ガスするのではなく、深水層から混合水層へガスを移動させるという異なるアプローチを取ることを提案している。^{[ 19 ]}

主に湖が部分循環湖であるが、世界最大の部分循環湖盆は黒海である。水深50m （160フィート）より深い水は、大気から酸素を受け取る上層と混ざらない。その結果、黒海の深層部の90%以上が無酸素水である。カスピ海は水深100m （330フィート）より下が無酸素である。バルト海は常に成層しており、底層は密度が高く塩分濃度の高い水で構成され、広範囲に低酸素の堆積物が存在する（バルト海の低酸素を参照）。    

世界中には部分循環湖が存在する。分布は集中しているように見えるが、これは調査が不十分なためかもしれない。「部分循環」の正確な定義にもよるが、世界中の部分循環湖と全循環湖の比率は約 1:1000 である。^{[ 20 ]}

• 湖沼観測塔

• 「密度成層」は、ミネソタ大学ダルース校が運営する教育ウェブサイト「Water on the Web」の一部です。2007年3月11日取得。
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• photo-outing.comによるパンタイ・ケラチュットのメモミクティック湖に関するレビュー