海面下の海流

深層海流とは、表層海流の下を流れる海流のことである。 ^{[ 1 ]}例としては、太平洋、大西洋、インド洋の赤道底流、カリフォルニア底流^{[ 2 ]}、アガラス底流^{[ 3 ]}、大西洋の深層熱塩循環、南極付近の底層重力流などが挙げられる。これらの異なるタイプの深層海流では、強制メカニズムが異なる。

最も一般的なのは密度流であり、熱塩流はその典型例です。密度流は基本的な原理に基づいており、密度の高い水が底に沈み、密度の低い水と分離し、その逆の反応を引き起こします。密度を制御する要因は数多くあります。

密度の要因の一つは非常に特殊であるため、独自の流れの種類として分類されるほどです。それは混濁流です。混濁流は、堆積物によって水の密度が増加することによって発生します。この流れは、海底における地滑りのようなものです。堆積物が水の密度を増加させると、堆積物は海底に沈み、陸地の形状に沿って流れます。その過程で、流れの中の堆積物は海底からさらに堆積物を集め、海底もまた堆積物を集め、といった具合に続きます。一定量の水が運べる堆積物の量には限りがあるため、より多くの水が堆積物を含まなければならず、最終的には巨大で破壊的な流れが海底の斜面を洗い流すことになります。マリアナ海溝のような海底の深さは、この作用によって部分的に形成されたと考えられています。混濁流にはもう一つ、湧昇という効果があります。海底谷に流れ込む大量の水は、かなりの量の水を押し出します。この水は文字通り、上に行く以外に行き場がありません。湧昇流はほぼ真上に流れます。これにより、栄養豊富な海洋生物が海面近くに広がり、世界最大級の漁業を支える。また、この海流は温塩循環が海面に戻るのを助ける役割も果たす。

全く異なる種類の海底流は、海面流や物体との摩擦によって生じます。風やその他の表面力が海面流を動かすと、その一部が海底流の動きに変換されます。ヴァグン・ワルフリッド・エクマンにちなんで名付けられたエクマン螺旋は、このエネルギー伝達の標準です。エクマン螺旋は次のように機能します。海面が動くと、海底流はその動きの一部（すべてではない）を受け継ぎます。しかし、コリオリ効果により、海底流は最初の海面流の右に45°の角度で動きます（南半球では左）。海底流はさらに遅く、右に45°の角度で動きます。このプロセスは、海面下約100メートルで海底流が海面流とは逆方向に動くまで、同じように続きます。

最後の種類の地下水流は沈下流で、これは水が何らかの障害物（岩など）に押し付けられ、そこに水が堆積することによって発生します。堆積した水底の水はそこから流れ出し、沈下流を引き起こします。

様々な海底流が衝突し、時に奇妙な波のパターンを生み出す。その中でも最も顕著なものの一つが、渦潮である。この言葉は、北欧語で「砕く」「流す」を意味する言葉に由来する。渦潮とは、本質的には巨大で非常に強力な渦であり、大きな水塊が中心に向かって内側へと引き込まれていく現象である。これは通常、潮汐流によって引き起こされる。

海底流は地球上の生命に大きな影響を与えている。海底流は水面下を流れるため、外部からの影響を比較的受けにくい。そのため、栄養分の輸送や水の移動など、まるで時計仕掛けのように機能し、海底や海底のプロセスにも影響を与えている。

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