海洋学

海洋学(古代ギリシャ語の ὠκεανός ( ōkeanós )  '海洋'、およびγραφή (グラフḗ )  '書き込み') は、海洋学および海洋科学としても知られており、海洋の科学的研究です。これは、生態系のダイナミクスを含む幅広いトピックをカバーする地球科学です。海流、および地球物理学的流体力学プレートテクトニクスと海底の地質学。およびフラックス 海洋内およびその境界を越えたさまざまな化学物質と物理的性質の研究。これらの多様なトピックは、天文学生物学化学、気候学、地理学地質学水文学気象学物理など、海洋学者が世界の海洋に関する知識をさらに収集するために利用する複数の分野を反映しています。古海洋学は、地質学的過去における海洋の歴史を研究しています。海洋学者は、海洋地質学を含む海洋に関する多くの事柄を研究する人です物理学化学生物学

歴史

ベンジャミン フランクリンによるメキシコ湾流の地図、1769 ~ 1770 年。NOAAフォト ライブラリ提供

初期の歴史

人間は有史以前に、の波と流れに関する知識を初めて獲得しました。潮汐に関する観測は、紀元前 384 ~ 322 年にアリストテレスストラボによって記録されました[1]海の初期の探査は主に地図作成のためであり、主にその表面と、漁師が網で育てた動物に限定されていましたが、鉛線による深さの調査が行われました。

大西洋航行のポルトガルのキャンペーンは、大西洋の流れと風を研究し、何十年にもわたって維持されてきた体系的な科学的大規模プロジェクトの最初の例です。

Pedro Nunes (1502–1578)の作業は、航行曲線の決定に関するナビゲーション コンテキストで記憶されています。これは、2 次元マップ上に表される球の表面上の 2 点間の最短コースです。[2] [3]彼が「球体論」 (1537) を出版したとき、その大部分は他の人による以前の研究の解説付き翻訳であり、幾何学的および天文学的なナビゲーション方法に関する論文を含めた。そこで彼は、ポルトガルの航海は冒険的な努力ではなかったと明確に述べています。

「彼らはそれを正しくしようとしてそれをやったのではありません: しかし、私たちの船員は、非常に教育を受けており、占星術と幾何学の衝突と規則に満ちていました.特に方向性のある図表や ja で de que os Antigas vsauam が作成された」(偶然に行われたわけではありません: しかし、私たちの船員は、宇宙学者が提供するであろう占星術 (天文学) と幾何学の器具と規則をよく教えられて出発しました (.. .) そして、彼らは正確なルートでチャートを作成し、もはや古代人が使用したものではありません)。[4]

彼の信頼性は、数学者および天文学者として認められた能力とともに、1527 年以降、王室の任命によりパイロットや上級船員の指導に個人的に関与したことにかかっています。[2]カナリア諸島 の南(またはブジュドゥールの南) から帆のみで航行する際の主な問題は、北大西洋循環と赤道逆流という風と海流の体制の変化によるものです[5 ]アフリカの北西部の隆起に沿って南に押し出され、北東部の貿易が南東部の貿易と出会う不確実な風 (無風) [6]帆船を海流に任せる。潮流と風が相まって、北への前進は非常に困難または不可能になります。この問題を克服し、実行可能な海上貿易ルートとしてアフリカ周辺のインドへの航路を確保するために、ポルトガル人によって組織的な探査計画が考案されました。カナリア諸島の南の地域からの帰路は、「volta do largo」または「volta do mar」になりました。1427 年のアゾレス諸島の「再発見」は、島々の戦略的重要性の高まりを反映したものにすぎず、現在はアフリカの西海岸からの帰路に位置しています (順次「ボルタ デ ギネ」および「ボルタ ダ ミナ」と呼ばれます)。 ; そしてサルガッソ海への言及(当時は「マル ダ バガ」とも呼ばれていました) は、 1436 年にアゾレス諸島の西にあり、帰路の西側の範囲を示しています。[7]これは、帆の下で、西風が船員をヨーロッパの西海岸に向かわせる北緯まで、アフリカの西海岸から離れた南東および北東の風を利用するために必要です。[8]

地図とルートの漏えいに対する死刑を伴うポルトガルの航海に関する秘密は、1775 年のリスボン地震によって完全に破壊された王立公文書館にすべての機密記録を集中させまししかし、大西洋の海流と風をマッピングするポルトガルのキャンペーンの体系的な性質は、季節変動の理解によって実証されており、遠征隊は季節の優勢な風を考慮して、1 年のさまざまな時期にさまざまなルートで出航しています。これは 15 世紀後半から 16 世紀初頭にかけて起こります。バルトロメウ ディアスは1487 年 8 月に南下する途中でアフリカの海岸をたどり、バスコ ダ ガマはシエラレオネの緯度から外洋航路をたどりました。、南大西洋の外洋で 3 か月を過ごし、ブラジル側の南西風が南に偏向すること (およびブラジル海流が南に向かうこと) から利益を得た - ガマは 1497 年 7 月に出発した)。そしてペドロ・アルバレス・カブラル (Pedro Alvares Cabral ) は 1500 年 3 月に出発した) はカーボベルデの緯度からさらに大きなアーチを西に向け、夏のモンスーンを避けた (これはガマが出航時にたどったルートを妨げたであろう)。[9]さらに、北大西洋西部への組織的な遠征が行われた (Teive, 1454; Vogado, 1462; Teles, 1474; Ulmo, 1486)。[10] 1493 年から 1496 年にかけての南大西洋の船の供給と太陽赤緯表の注文に関する文書[11]いずれも、バルトロメウ・ディアスがアフリカの南端を発見してからガマが出発するまでの 10 年間に、綿密に計画された体系的な活動が行われたことを示唆しています。さらに、バルトロメウ・ディアスがこの地域をさらに旅したことを示す兆候があります。[7]この体系的な知識の最も重要な結果は、1494 年のトルデシリャス条約の交渉であり、境界線を 270 リーグ西に移動し (アゾレス諸島の西 100 リーグから 370 リーグに)、現在のブラジルをポルトガルの支配地域。外洋探査から収集された知識は、偶然ではなく事前に決められた計画されたルートとして、十分に文書化された、陸地が見えない長期間の航海を可能にしました。たとえば、30 日Bartolomeu Dias がMossel Bayで頂点に達したとき、Gama が南大西洋でブラジル海流 (南向き) を利用するために費やした 3 か月、または Cabral がカーボベルデからブラジルの Monte Pascoalに上陸するまでにかかった 29 日間。

1761 年から 1767 年にかけてのデンマークのアラビア遠征は、世界初の海洋探検であると言えます。なぜなら、 Grønlandの船には自然主義者のピーターフォルスコールを含む科学者グループが乗船していたからですマリールまたは乳白色の海の原因を見つけることを含め、外洋の海洋生物を研究し、説明します。この目的のために、遠征隊にはネットとスクレーパーが装備されていました。これは、外海と深海底からサンプルを収集するように特別に設計されたものです。[12]

1513 年にフアン ポンセ デ レオンが湾岸流を初めて特定し、海流は船員によく知られていましたが、ベンジャミン フランクリンが最初の科学的研究を行い、その名前を付けました。フランクリンは何度か大西洋横断中に水温を測定し、メキシコ湾流の原因を正しく説明しました。フランクリンとティモシー フォルジャーは、1769 年から 1770 年にかけてメキシコ湾流の最初の地図を印刷しました[13] [14]

太平洋の流れに関する情報は、ジェームズ・クックルイ・アントワーヌ・ド・ブーゲンビルなど、18 世紀後半の探検家によって収集されましたJames Rennell は、大西洋インド洋の現在の流れを詳述した、海洋学に関する最初の科学教科書を書きました1777 年に喜望峰を巡る航海中、彼はラグラス川の堤防と海流の地図を作成しました。彼はまた、シリー諸島近くの断続的な海流(現在はレンネル海流として知られている) の性質を最初に理解した人でもありました。[15]

サージェームズ クラーク ロス ( Sir James Clark Ross)は 1840 年に深海で最初の近代的な測深を行い、チャールズ ダーウィン ( Charles Darwin) は1831 年から 1836 年にかけてのHMSビーグル号の 2 回目の航海の結果としてサンゴ礁と環礁の形成に関する論文を発表しましたRobert FitzRoy は、ビーグル号3 回の航海に関する 4 巻の報告書を出版しました1841 年から 1842 年にかけて、エドワード フォーブスはエーゲ海で浚渫を行い、海洋生態学を確立しました。

アメリカ合衆国海軍天文台(1842 年 - 1861 年)の最初の教育長であったマシュー フォンテイン モーリーは、海洋気象学、航法、および卓越風と海流の図表作成の研究に時間を費やしました。彼の 1855 年の教科書Physical Geography of the Sea は、最初の包括的な海洋学研究の 1 つです。多くの国が海軍天文台のモーリーに海洋観測を送信し、モーリーと彼の同僚が情報を評価し、結果を世界中に配布しました。[16]

現代海洋学

海洋に関する知識は、主に浅い地域で、水の最上部の数ファゾムと少量の海底に限定されたままでした. 海の深さについてはほとんど知られていませんでした。19 世紀半ばにイギリス海軍が世界の海岸線をすべて地図化しようとしたことで、海の大部分は非常に深いという漠然とした考えが強化されましたが、それ以上のことはほとんど知られていませんでした。探査が極地とアフリカで一般的かつ科学的な関心に火をつけたように、未踏の海の謎にも火がついた.

HMS チャレンジャー号は、 1872 年に世界初の海洋調査遠征に乗り出しました。

海洋学の近代科学の創設における重要な出来事は、1872 年から 1876 年にかけてのチャレンジャー遠征でした。最初の真の海洋学クルーズとして、この遠征は学術および研究分野全体の基礎を築きました。[17]王立協会からの勧告に応じて英国政府は1871 年に世界の海を探検し、適切な科学的調査を行うための遠征を発表しました。Charles Wyville ThomsonSir John Murray は、Challenger探検隊を立ち上げましたチャレンジャーイギリス海軍からリース. [18]トムソンの科学的監督の下、チャレンジャー号は測量と探査のために 70,000 海里 (130,000 km) 近くを移動した。彼女の地球一周の旅では、[18] 492 回の深海探査、133 回の底浚渫、151 回の外洋トロール網、および 263 回の一連の水温観測が行われました。[19]約 4,700 の新種の海洋生物が発見されました。その結果が、1873 年から 1876 年にかけての HMS チャレンジャーの探検航海の科学的結果の報告書でした。. この出版物を監督したマレーは、この報告書を「15 世紀と 16 世紀の有名な発見以来、私たちの惑星に関する知識の最大の進歩」と表現しました。彼は、20 世紀に至るまで海洋学研究の中心地であり続けたエジンバラ大学で海洋学の学問分野を発見しました。[20]マレーは、海溝、特に大西洋中央海嶺を初めて研究し、海の堆積物の地図を作成した. 彼は、塩分と温度の観測に基づいて世界の海流をマッピングしようとし、サンゴ礁の発達の性質を正しく理解した最初の人でした。

19 世紀後半には、他の西側諸国も科学調査隊を派遣しました (個人や機関と同様)。最初の海洋専用船アルバトロスは1882 年に建造されました。1893 年、フリチョフ ナンセンは彼の船フラムを北極の氷で凍らせることを許可しました。これにより、彼は長期間にわたって静止した場所で海洋学、気象学、天文データを取得することができました。

海流(1911)。

1881 年、地理学者のジョン フランコン ウィリアムズは、影響力のある著書『海の地理学』を出版しました。[21] [22] [23] 1907 年から 1911 年にかけて、オットー・クリュンメルはHandbuch der Ozeanographieを出版し、海洋学に対する一般の関心を呼び起こすことに影響を与えました。[24] 1910 年にジョン・マレーヨハン・ヒョルトが率いた4 か月にわたる北大西洋遠征は、それまで実施された中で最も野心的な海洋学および海洋動物学の研究プロジェクトであり、1912 年の古典的な本「The Depths of the Ocean 」につながった。

海の深さの最初の音響測定は 1914 年に行われました。1925 年から 1927 年の間に、「メテオ」遠征隊は、大西洋中部海嶺を調査し、エコー サウンダを使用して 70,000 の海底測定値を収集しました。

1934 年、米国で博士号を取得した最初の女性であるイースター エレン カップ ( Easter Ellen Cupp ) は、珪藻に関する主要な研究を完了し[25]、彼女が 1999 年に亡くなるまで、この分野の標準的な分類法のままでした。 1940年、カップはスクリップスでの地位を解任されました。Sverdrup は特に Cupp を良心的で勤勉な労働者として称賛し、彼の決定は科学者としての彼女の能力を反映したものではないとコメントした. Sverdrup は、Cupp が空いたインストラクター ビレットを使用して、海藻を研究している生物学者 Marston Sargent を雇用しましたが、これは Scripps での新しい研究プログラムではありませんでした。財政的な圧力は、Sverdrup が他の 2 人の若いポスドク学生、Walter Munkロジャー・レベルCupp のパートナーである Dorothy Rosenbury は、彼女が高校で教鞭を執る立場にあることを発見し、そこで残りのキャリアを続けました。(ラッセル、2000)

Sverdrup、Johnson、Fleming は1942 年にThe Oceansを出版し[26] 、これは主要なランドマークでした。1962 年に MN ヒルが編集したThe Sea (物理的海洋学、海水、地質学をカバーする 3 巻) が出版され、Rhodes FairbridgeEncyclopedia of Oceanographyが 1966 年に出版されました。

大西洋中央海嶺に沿って走るグレート グローバル リフトは、 1953 年にモーリス ユーイングブルース ヒーゼンによって発見され、海底地形データを使用してヒーゼンとマリー サープによってマッピングされました。1954 年、北極海の下にある山脈がソ連の北極研究所によって発見されました。海底拡大の理論は、1960 年にハリー ハモンド ヘスによって開発されました。深海掘削プログラムは1966 年に開始されました。1977 年にジャック コーリスロバート バラードが潜水艇DSV アルビンで深海の噴出孔を発見しました

1950 年代、オーギュスト ピカールはバチスカーフを発明しバチスカーフ トリエステを使用して海の深さを調査しました。米国の原子力潜水艦 ノーチラス号は、1958 年に氷の下を北極点に到達する最初の旅をしました。1962 年には、355 フィート (108 m) のスパー ブイである FLIP (Floating Instrument Platform) が最初に配備されました。

1968 年、Tanya Atwater は初の女性だけの海洋探検隊を率いました。それまでは、ジェンダーに関する政策により、女性の海洋学者が航海に参加することはかなり制限されていました。

1970 年代から、大規模なコンピューターを海洋学に適用して、海洋状況の数値予測を可能にし、全体的な環境変化予測の一部として重要視されてきました。初期の技術には、アナログ コンピューター ( Ishiguro Storm Surge Computerなど) が含まれており、現在では一般に数値手法 ( SLOSHなど) に取って代わられています。海洋ブイ アレイが太平洋に設置され、エルニーニョイベントの予測が可能になりました。

1990 年には世界海洋循環実験(WOCE)が開始され、2002 年まで続けられました。ジオサットの海底マッピング データは 1995 年に利用可能になりました。

海洋の研究は、気候、生物生物地球化学に関連する地球規模および地域の変化とともに、地球のエネルギー バランスの変化を理解する上で重要です。大気と海洋は、蒸発降水、および熱流束(および日射)によってつながっています。最近の研究では、海洋酸性化海洋熱量海流海面上昇海洋炭素循環水循環北極の海氷の減少サンゴの白化海洋の熱波異常気象沿岸侵食、および進行中の気候変動気候フィードバックに関する他の多くの現象

一般に、さらなる科学的研究を通じて世界の海洋を理解することは、地球資源のより良い管理と持続可能な利用を可能にします。[27]政府間海洋学委員会は、そのメンバーの国の総研究費の 1.7% が海洋科学に集中していると報告しています。[28]

ブランチ

海洋学の研究は、次の 5 つの分野に分けられます。

生物海洋学

生物学的海洋学は、海洋環境の物理的、化学的、地質学的特性の文脈で、海洋生物の生態と生物学を調査します。

化学海洋学

化学海洋学は、海洋の化学に関する研究です。化学海洋学が主に海水の特性とその変化の研究と理解に専念しているのに対し、海洋化学は主に地球化学サイクルに焦点を当てています以下は、化学海洋学によって調査される中心的なトピックです。

海洋酸性化

海洋酸性化は、人為起源の二酸化炭素(CO 2 ) の大気への排出によって引き起こされる海洋のpHの低下を表します[29]海水はわずかにアルカリ性で、工業化以前のpHは約 8.2 でした。最近では、人為的活動によって大気中の二酸化炭素含有量が着実に増加しています。追加された CO 2の約 30 ~ 40%は海洋に吸収され、炭酸を形成し、海洋酸性化によってpH (現在は 8.1 未満[30] ) を低下させます。[31] [32] [33] pH は 2100 年までに 7.7 に達すると予想されています。[34]

海洋動物の骨格にとって重要な要素はカルシウムですが、炭酸カルシウムは圧力がかかるとより溶けやすくなるため、炭酸塩の殻と骨格は炭酸塩補償深度より下で溶解します。[35]炭酸カルシウムは pH が低いほど溶解性が高くなるため、海洋の酸性化は、カキ、アサリ、ウニ、サンゴなどの石灰質の殻を持つ海洋生物に影響を与える可能性が高く [36] [37]、炭酸塩の補償深度はより近くなります [36] [ 37 ] 海面へ。影響を受ける浮遊生物には、翼足類球石類有孔虫が含まれます。、すべて食物連鎖において重要です。熱帯地域では、サンゴは炭酸カルシウムの骨格を作ることができなくなるため、深刻な影響を受ける可能性が高く[38] 、サンゴ礁に住む他の生物に悪影響を及ぼします. [34]

海洋化学変化の現在の速度は、地球の地質学的歴史の中で前例がないように思われ、近い将来の変化する条件に海洋生態系がどれだけうまく適応するかは不明です. [39]特に懸念されるのは、酸性化と、海水温の上昇と酸素レベルの低下という予想される追加のストレッサーとの組み合わせが、海にどのような影響を与えるかということです。[40]

地質海洋学

地質海洋学は、プレートテクトニクス古海洋学を含む海底の地質学の研究です

海洋物理学

海洋物理学では、温度-塩分構造、混合、表面波、内部波、表面潮汐内部潮汐、および海流など、海洋の物理的属性を研究します以下は、海洋物理学によって調査される中心的なトピックです。

地震海洋学

海流

海洋学における初期の海洋探検以来、主な関心は海流と温度測定の研究でした。潮汐コリオリ効果、風の方向と強さの変化、塩分、温度が海流を決定する主な要因です熱塩循環(THC) (温度を指す塩分を指す -塩分) は、海洋盆地を接続し、主に海水の密度に依存します. このシステムを「子午線反転循環」と呼ぶのが一般的になりつつあります。これは、温度や塩分以外の他の駆動要因をより正確に説明できるためです。

海洋熱量

海洋熱量(OHC) は、地球のエネルギー収支の変化によって海洋に蓄えられた余分な熱を指します海水温の上昇は、熱膨張のために海面上昇に重要な役割を果たします。海洋温暖化は、 1971 年以降の地球温暖化に関連するエネルギー蓄積の 90% を占めています。[41] [42]

古海洋学

古海洋学は、循環、化学、生物学、地質学、および堆積パターンと生物生産性に関する地質学的過去の海の歴史の研究です。環境モデルとさまざまなプロキシを使用した古海洋学的研究により、科学界はさまざまな間隔で過去の気候を再構築することにより、地球規模の気候における海洋プロセスの役割を評価できます。古海洋学の研究は、古気候学とも密接に結びついています。

海洋学機関

海洋学の最も初期の国際組織は 20 世紀の変わり目に設立され、 1902 年に設立された海洋探査国際評議会に始まり、1919 年に地中海科学委員会が続いた海洋研究機関は、イタリアのナポリにある Stazione Zoologica Anton Dohrn (1872 年)、フランスの Roscoff の Biological Station (1876 年)、フランスの Banyuls-sur-Mer にある Arago Laboratory (1882 年) 英国のプリマスにある海洋生物学協会の研究所 (1884 年)、ノルウェーのベルゲンにあるノルウェー海洋研究所 (1900 年)、ドイツのキールにある国際的な Meeresforschung の研究所 (1902 年)。大西洋の反対側では、スクリプス海洋研究所は1903 年に設立され、1930 年にウッズホール海洋研究所、 1938 年にバージニア海洋科学研究所、 1949 年にコロンビア大学ラモント・ドハティ地球観測所、そして後にワシントン大学海洋学部が設立されました。 . オーストラリアでは、 1972 年に設立されたオーストラリア海洋科学研究所(AIMS) が、すぐに海洋熱帯研究の重要な役割を果たしました。

1921 年、1970 年以来国際水路機関と呼ばれる国際水路局が設立され、水路と海図の基準を策定しました。

関連分野

  • 生物地球化学 – 生物活動によって駆動される、または生物活動に影響を与える地球の化学サイクルの研究
  • 生物地理学 – 地理空間および地質時代における種と生態系の分布の研究
  • 気候学 – 気候の科学的研究で、一定期間の平均気象条件として定義されます
  • 沿岸地理 – 海と陸の間の地域の研究
  • 環境科学 – 環境システムの研究に対する統合的、定量的、学際的なアプローチ。
  • 地球物理学 – 地球とその周辺の物理学
  • 氷河学 – 氷と氷に関連する自然現象の科学的研究
  • 水路学 – 水域の物理的特徴の測定と記述の応用科学
  • 水文学 - 地球や他の惑星の水の動き、分布、質の科学
  • Limnology  – 内陸水生生態系の科学
  • 気象学 – 天気予報に焦点を当てた大気に関する学際的な科学的研究
  • MetOcean  – 気象学と (物理) 海洋学の音節略語。

も参照

参考文献

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ソースと参考文献

外部リンク

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