海洋熱波は、気候変動により頻度と強度を増しています。
これらの熱波はサンゴ礁に広範な被害をもたらすおそれがある一方、海底にも大きな影響を及ぼしうります。
海底の生物を死滅させ、食物網を乱し、海底の生物群集の組成を変化させるおそれがあります。
海洋熱波が海底に与える影響については、いまだ分からないことが多くありますが、海洋生態系にとって大きな脅威であることは明らかです。
熱波と言えば、陸上で何日も続く灼熱の暑さを思い浮かべる方が大半でしょう。しかし海にも熱波は発生します。水温が季節ごとの基準値を5日以上上回った場合、それが海洋熱波です。海洋熱波が最も深刻な被害をもたらすのは、海がすでに最も暖かくなっている夏ですが、一年のいつでも発生しえます。
温室効果ガスによって閉じ込められた熱の90%以上は、海洋に吸収されています。そのため、海洋熱波が一層強度を増し、頻度も高まっていることは驚くに当たりません。今年は記録的な状況となっています。今年4月以降、世界の平均海水温は観測史上最高を記録し続けています。
1980年代以降、衛星によって海水温を毎日測定できるようになり、海洋科学は大きく進展しました。しかし衛星は上空から観測するため、海面下で何が起きているかは把握できません。
私たちの新たな研究では、より深い海域で何が起きているのかを調べました。その結果、海洋熱波は海面だけの現象ではないことが分かりました。最も深刻な海洋熱波では、熱が海底まで届くことさえあります。驚くべきことに、海底のみに影響を及ぼす熱波も存在します。
深海の海洋熱波はなぜ重要なのでしょうか?
私たちは通常、海面にいる海洋生物しか目にしませんが、海は底まで生命にあふれています。大陸棚の浅い海底、つまり大陸の水没した部分には、魚類、コンブ藻場、海綿動物、冷水性サンゴ、貝類、甲殻類などが生息しています。
こうした浅い海は、平均で水深100メートル未満です。大陸棚が途切れると、通常は深海へと急な斜面が続き、そこでは海面と海底の間に数キロメートルもの水深があります。
海洋熱波は、大陸棚を覆う海の生物にとって有害です。ここに生息する生物は、海面の生物と同様に極端な水温に敏感です。しかし、彼らにとっての「極端」は、私たちが考える極端とは異なります。普段の水温が12℃の場所では、15℃の熱波は壊滅的な影響をもたらしかねません。
海洋熱波が発生すると、生物が死滅することがあります。2021年には、米国西部とカナダの沖合で発生した単一の熱波により、10億匹を超える海洋生物が死滅しました。今年は、北半球の夏の間に、極端な熱波が海洋の広い範囲を襲っています。
移動できる魚類などの生物は、涼しい水を求めて極地へ向かったり、より深い海へ下ったりします。移動できない生物は、耐えるか死ぬかしかありません。熱波は生物の移動を引き起こすこともあります。新たな種が避難場所を求めて流入し、生態系を変化させることがあります。
より深い海域の海洋熱波については、ほとんど分かっていません
大陸棚を覆う海は、数キロメートルに及ぶ深海と比べると比較的浅いものです。それでも、衛星や高周波レーダーでは、その下で何が起きているかを観測することはできません。
海は過酷な環境です。機器は高い水圧、腐食性の塩水、そしてカキやカイメンなどの海洋生物が付着することにさらされます。そのため、海面下の水温の長期的な傾向に関するデータは非常に限られています。しかし、こうした記録は、季節ごとの典型的な水温を算出し、何が極端な状態に当たるのかを見極めるうえで不可欠です。
オーストラリアは、このような貴重なデータを長期にわたって収集している数少ない国の一つです。南東沖には、多くの海洋係留ブイ(海底に固定され、海面に浮かぶセンサーの集合体)が設置されています。その一つは、1993年以来、海面から海底までの65メートルの深さにおける水温を毎日測定し続けています。浮遊型のセンサー群が海底に固定されています。そのうちの一つは、1993年から海面から海底65メートルまでの日々の水温を測定しています。
私たちが以前に実施した研究では、深層の海洋熱波は実際には、海面と比べてより強くかつより長く続くことが判明しています。しかし、その理由は何でしょうか?
今回の新たな研究では、水温データを詳細に分析しました。その結果、海洋熱波にはさまざまな種類があり、発生原因も異なることが分かりました。また、特定の季節に起こりやすい種類の海洋熱波があることも判明しました。
例えば、冬の海洋熱波は、海面から海底まで全層にわたって発生することが多いです。これは、強力で深く温かい東オーストラリア海流が、海岸に向かって西へ蛇行する際に起こります。海流が大陸斜面の上を流れるとき、大陸棚や海岸付近へ温かい水を引き込みます。
夏には、オーストラリアの海では全く異なる2種類の熱波が発生します。1つ目は、青空が広がる晴天の際に発生します。雲が少ないため、太陽からの熱がより多く海に届きます。また、風が弱く、蒸発による海の冷却が少ない場合にも発生することがあります。これらの熱波は海面と数メートルの深さに限られます。
もう1つは、海底付近にのみ現れる、非常に特異な熱波です。これは、強風によって生じた海流が、温かく浅い水を海底へと押し下げるときに発生します。東海岸では、これらの海流は南からの冷たい風によって生じています。つまり、南極海からの冷たい風に身を震わせているその瞬間にも、海底では熱波によって高温にさらされているかもしれません。これらは生態系にとって最も破壊的である可能性がありますが、ほとんど気づかれることがありません。
海洋熱波はすべて同じではありません
私たちの研究では、海洋熱波にはさまざまなタイプがあることが示されています。このことは重要です。なぜなら、熱波が海を襲う前に予測する精度を高め、水柱のどの部分と、どの生態系が影響を受けるかを予見できるようになるからです。
もちろん、海洋温暖化を抑制し、海洋熱波が生態系に損害を与えるのを防ぐには、炭素排出量を大幅に削減する必要があります。しかし、その取り組みを進める間にも、この知見によって、海底での死亡や、それらの生態系の存続に依存する観光業や漁業への被害を減らすための戦略を見いだす時間を得られるかもしれません。
