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エルニーニョは、太平洋赤道域の海面水温と大気が連動して変化する現象で、その変化は海面下にも及びます。暖水がたまる場所と深さが変わり、太平洋を東西に横切る水温躍層の傾きが小さくなるため、東部では冷たい水が海面へ届きにくくなり、海面の高温が続きやすい状態になります。
平常時は水温躍層が東西に傾いている
平常時の太平洋赤道域では、東から西へ吹く貿易風が海面付近の暖水を西側へ寄せます。インドネシアに近い西部太平洋では、海面水温が高いだけでなく、暖かい水が深くまで蓄えられています。
南米に近い東部太平洋では冷たい水が海面近くにあり、湧昇が起きると、栄養塩を含む冷水が下から上がってきます。暖かい上層と冷たい下層の境目にあたる水温躍層は、平常時には次のような形をしています。
- 西部太平洋では深い
- 東部太平洋では浅い
- 西から東へ向かって浅くなる
気象庁の エルニーニョ／ラニーニャ現象とは には、この暖水分布と大気の関係が示されています。NOAA太平洋海洋環境研究所の 平常時・エルニーニョ・ラニーニャの模式図（英語） では、水温躍層の東西の傾きを比較できます。
エルニーニョ時に海面下で起きること
エルニーニョが発生すると、太平洋赤道域の貿易風が平常時より弱くなるため、西部に偏っていた暖水は中部から東部へ広がります。
海面下の変化は海域によって異なります。
- 中部・東部太平洋では水温躍層が深くなる
- 西部太平洋の一部では水温躍層が浅くなる
- 太平洋を東西に横切る水温躍層の傾きが小さくなる
- 東部の湧昇が、以前より暖かい水を海面へ運ぶようになる
東部で水温躍層が深くなると、湧昇があっても、その下の冷水は海面まで届きにくくなります。海面が暖かくなると熱帯の降水域と風も変わり、その風の変化が海の変化をさらに強め、持続させるという相互作用が生じます。
NOAAの エルニーニョ時の海面高度と水温断面（英語） では、暖水が東へ広がり、水温躍層が平らに近づく様子を確認できます。気象庁の エルニーニョ監視速報の見方 では、海面水温とともに水温躍層や海洋貯熱量を調べる理由が説明されています。
次の模式図は、左が平常時、右がエルニーニョ時です。
プロファイルから暖水が続く深さを読む
水温プロファイルからは、その場所・時刻で暖水がどの深さまで続いているかを確認できます。
エルニーニョ期間の中部・東部太平洋では、同じ海域の平常時と比べて、次のようなプロファイルが見られることがあります。
- 暖かい上層が深くまで続く
- 水温が最も大きく変化する深さが下へ移る
- 浅い層での水温差が小さくなる
西部太平洋では暖水と水温躍層の移動方向が異なるため、プロファイルは海域をそろえて比較します。
塩分も密度を考える手掛かりになります。エルニーニョは、海面水温偏差、風、海面高度、海面下の水温、大気の応答を合わせて捉える現象です。
海面水温と海面下の熱は別の情報を持つ
海面水温は、海の最上部の状態を表します。水温プロファイルからは暖水層の厚さと形が分かり、海洋貯熱量は一定の深さまでの水温を深さ方向に積算した指標です。
データの種類によって、分かることは異なります。
| 見るデータ | 分かること |
|---|---|
| 海面水温偏差 | 海面が平年より高温か低温か |
| 水温プロファイル | 一つの場所・時刻で暖水がどの深さまで続くか |
| 赤道に沿った鉛直断面 | 水温躍層の深さが西から東へどう変わるか |
| 海洋貯熱量 | 指定した海域・深さに暖水がどの程度蓄えられているか |
海面の値、プロファイル、深さ方向に積算した熱量の違いは、海面水温だけでは海の温暖化が分からない理由 でも整理しています。
ENSO監視と個々のプロファイルを結び付ける
公的機関によるENSO監視では、定めた海域・期間のデータを平年値と比較します。また、エルニーニョは海洋と大気が結び付いた現象であるため、大気の状態も判断材料にします。
個々のプロファイルで見られる暖水層の深さには、ENSO以外にも次の要因が影響します。
- 太平洋赤道域に平常時からある東西差
- 季節変化
- 海洋の渦や波動
- プロファイルを取得した場所の違い
- 短期間の気象条件
同じArgoフロートのプロファイルを比べる場合も、時間変化と位置の違いが重なる点を考慮します。
OceanGraphで海面下の違いを比べる
OceanGraphでは実際のArgoプロファイルを開き、熱帯太平洋の海面下の構造が、場所や時期によってどう違うかを調べられます。
比較するときは、次の順で条件をそろえます。
- 公的機関の資料から、エルニーニョと確認された期間を選ぶ
- 西部・中部・東部太平洋のいずれかで、小さな海域と短い期間を指定する
- 特徴の強い一本だけを選ばず、複数の水温プロファイルを見る
- 同じ海域・季節の平常時に得られたプロファイルと比べる
- ENSOの影響だと考える前に、日付、位置、塩分も確認する
海域と期間の指定方法は、Search and Bookmark（英語） で確認できます。一つのフロートを複数サイクルにわたって追う場合は、Trajectory and Time-Series Vertical Section（英語） で移動経路も確認してください。
海洋学の時系列鉛直断面を読み解く では、漂流するフロートの一連のプロファイルと、定点の時系列との違いを説明しています。
