第48回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成10年9月18日 東京 有楽町朝日ホール

エルニーニョの科学

東京大学大学院理学系研究科教授

山形俊男

ただいまご紹介いただきました東大の山形

まうようなことが起こりました。太平洋の反と申します。皆さんお疲れだと思いますが、対側、西の方は、このように非常に乾いた状

エルニーニョに関して１時間くらいいろいろ態になってしまったということです。

お話しさせていただきます。昨年から今年にかけてエルニーニョの問題がずいぶん騒がれまして、皆さんも関心が非常におありだと思います。図１は、ずいぶん昔の話、1982年の写真ですが、カリフォルニアで大洪水がありまして、人が流されています。今回のエル
ニーニョにおいても、カリフォルニア近辺では洪水などの水害があったということが、マスコミなどで盛んに報道されています。
太平洋の東岸の方がこのように非常に湿気

図２ 北半球が冬の時のエルニーニョの影響に富む状態になってしまい、それが行き過ぎ

図２は、エルニーニョが全世界にどういうて洪水になるということです。つまり、通常

影響を及ぼすかということについて、これまは太平洋の西岸が湿気に富む状態にあるわけ

での長い統計に基づきましてまとめたものでですから、反対の状態になっているというこす。エルニーニョが起こりますと、オーストとです。

ラリアのあたりが非常に乾燥することがわか

一方、1982年のオーストラリアの方の状ります。太平洋の真ん中あたりが非常に湿気況を見ますと、通常は大きな湖があったように富む状態になることも示されています。

な所でも、それが干上がってしまいまして、

それからペルーのあたり、ソマリアの付近

もともと湖に沈んでいた枯れ木が露出してしも雨が多くなります。日本の冬が暖かくなるという話も皆さん新聞などでよくご存じだと思いますが、統計的には確かにそのようになっています。この様にいろいろなところに影響が及びますが、赤道太平洋におけるものは
エルニーニョの直接的な影響と言うことができます。
エルニーニョがどういうメカニズムで生ま図１

1982年のエルニーニョ時にカリフォルニアで発生した洪水れ、どのように成長し、どのように減衰、終息していくのかといった問題に関しては、
15

1980年のはじめ頃から急速な展開がありまチャイルドというのは特定の子供ですから、した。マスコミではそこまではなかなか取り

これは何を指すのかというと、12月に生まれ上げてもらえないわけですが、かなりのことたイエス・キリストのことです。いつも決まがわかってきたと言えます。こうなりますと、って12月頃に水温が上がり、それが数年に一めでたし、めでたしといくかなとお思いにな

度大きく上昇します。この数年に一度起こる

るかもしれませんが、科学というのはある段現象の方を、現在はエルニーニョ現象と呼び階のことがわかりますと、更に新たな問題がます。日本では「現象」という言葉を付けて、生じて来ます。その新たな問題とは何か。そ

毎年起こるエルニーニョと区別しています。

れは、前半の野崎先生の話とも結びつくこと

ふつう海外では、どちらもエルニーニョと言になると思います。本日の講演ではその辺にってしまいます。

関しても新しい知見をご紹介したいと思います。

このように、エルニーニョというのは本来
は季節変動を指す言葉だったのですが、現在

これからお見せする図には若干難しそうなではどちらかというと異常現象として、数年ものもありますが、できるだけかみ砕いておに一度のエルニーニョ現象が取り上げられる

話ししたいと思います。まず、この図３はペことが多くなりました。新聞、テレビなどでルーの付近の海水温の変動を示しています。

はよく異常気象現象と呼ばれますが、われわ

南米沖の海面水温の長い年月の変動を平均しれ海洋学者から見ますと、気象現象と言われて描いたものです。実線はエルニーニョと言るのはちょっと困ることもあります。言葉のわれる異常現象が起きた場合、点線が通常の

もともとの意味は季節変動であり、それはペ状態で、エルニーニョの前後の年も加えて３ルーの漁師、あるいはスペインの征服者たち

年にわたって示してあります。

が付けた言葉です。世界史の話になりますが、通常の状態でも、必ず12月から１月頃に、

1531年にピサロがペルーを征服しました。

ペルー沖では水温が上がります。そのためにその時はたまたま巨大なエルニーニョ現象がエルニーニョという言葉が生まれました。英起きた時で、砂漠に植物が繁茂していたので、語では、ザ・チャイルドということになりま

騎馬隊がどんどん奥地まで進軍できたというす。スペイン語では女性形と男性形がありま記録があります。このように、エルニーニョ

すので、男性形の表現になっています。ザ・という言葉には二つの意味があります。しかし現在では経年変動、数年に一度起こる大きな現象を指すようになっています。
図４のようなものをわれわれは時系列と呼びます。横軸が時間で、この場合は1890年
から1980年頃までを書いてあります。縦軸にはそれぞれ違った物理量を描いています。
一番上は赤道太平洋の海面水温で、それが上がったところに印を付けてありますが、これがエルニーニョに対応しています。２番目が中央部赤道太平洋における降雨量です。降雨量がエルニーニョに対応して変化していると言えます。この雨というのは、気象の方の情報になります。３番目はダーウィンというオ

図３ 南米沖の海面水温 （破線）季節変動（実線）エルニーニョ現象の平均

16ーストラリアの北の方の町の地上で測った気圧です。したがって、これも気象の方の量にドの窮状、つまり1899年のエルニーニョに伴い雨が降らなくて、たくさんの人が亡くなったりしたことを見まして、それを予報しなければいけないというふうに考えました。ウォーカーという方はそのあといろいろなことをやりまして、さきほどの南方振動現象、つまりエルニーニョを海の現象とすると、それと表裏一体をなす大気側の現象を発見することにつながった方です。
図４ エルニーニョ現象に関係する様々な時系列

ずっと最近の話になりますが1957年／1958年にもエルニーニョがありました。こなります。その下が太平洋の東の方にある島、れは、たまたま国際地球観測年にあたります。

タヒチで測った地上気圧です。

そのときには、カリフォルニア大学の教授で、面白いことに、ダーウィンの地上気圧はエノルウェーから米国に帰化したビアルクネス

ルニーニョが起こると正の偏差（ずれ）を示という人（この方はお父さんも非常に著名なしています。本来、ダーウィンのあたりは気

流体力学者です）が、大気と海洋が相互作用圧が低く、そこに東から貿易風が吹き込んでをしているのではないかという仮説を初めているのですが、その低い気圧の度合いが少し言い出しました。赤道の上は東から西に貿易弱まるわけです。したがって、本来の状態か風が吹いていますが、その貿易風のために、ら見ると気圧が少し上がった、正のずれが起

東太平洋のあたりに冷たい水が下層から湧いきたということをこの図は示しているわけでています。海洋学の初歩的な理論なのですが、す。一方で、タヒチの方はエルニーニョの時

風が吹きますと地球の自転の影響で、北半球には逆に気圧が下がります。ちょうどダーウ

では表層の水はちょうど風を背にして右手のィンのこぶがタヒチの谷になっていますが、方向に吹き寄せられます。南半球では反対にエルニーニョの時にはこういう妙な状態にな

左手の方向に水が吹き寄せられます。したがるわけです。この奇妙な大気圧の振動を「南って、赤道の上を東から西に風が吹きますと、方振動」現象と呼びます。

北半球の部分では水が北の方に吹き寄せられそのほかいろいろなところにエルニーニョてしまう。南半球の部分は南の方に吹き寄せの影響が出てまいりますが、特に興味深いのられる。そうすると下から湧いてこなければはインドの降雨量です。インドでは夏の雨はいけない、というのが赤道の湧昇の理論なの非常に重要で、昔は雨が降らないと干ばつ、です。海面が冷たくなりますと、その上の大飢饉が必ず起こりました。この図は、インド

気は冷やされて重くなります。そうすると気の雨とエルニーニョは非常に関係しているら

圧は高くなります。赤道上では、風は気圧のしい、ということも示しています。

高いところから低いところに吹きます。した1891年に大きなエルニーニョがありましがって、ますます東風が強くなります。風がた。その時に、ルイス・カランザというリマ強くなると、さきほどのメカニズムでますまの地理学会長だった方が、ペルー沖のフンボ

す冷たい水が湧いてくるでしょう。そうする

ルト海流の反転を伴い、異常気象現象を引きと、それでますます風が強くなるではないか

起こすエルニーニョ現象の研究の重要性を、と考えて、大気と海洋の正のフィードバック

初めて指摘しました。1899年の現象の直後というものを最初に指摘したのが、このビヤにインドの気象庁長官になりましたイギリス

ルクネス教授です。しかし、それを数理的に人のウォーカー卿は、あまりにも悲惨なイン表現するには至りませんでした。
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1972年にも非常に巨大なエルニーニョが起きました。ペルーは、その直前までアンチョビー（カタクチイワシ）漁によりまして、
世界一の水産国であったわけです。そのカタクチイワシが全く取れなくなってしまいました。この巨大な1972年／1973年のエルニー
ニョも、「エルニーニョの科学」の進展に大きく貢献しました。ハワイ大学のウィルツキ
ー教授が、『エルニーニョというのは、その前段階として貿易風が非常に強くて、西太平
洋のフィリピンやインドネシアの周辺に暖かい水をたくさん吹き寄せていて、何らかの理由で貿易風が弱まったために、あたかもつっ
かえ棒が外された状態になったために暖水が西から東にどっと移動する現象なのだ。』と指摘したのです。貿易風という風系の弱まりに対する海の応答（レスポンス）としてとら

図５ インドの米の収穫量（1978年を基準とした場合）と降水量の関係えることを提唱したわけです。エルニーニョ
は海の現象であるけれども、それは大気現象

このウォーカー卿が発見したのが南方振動に一方的に支配されるものとしてとらえたとという現象であることは、すでに紹介しましいうことです。

た。これは、当時は完全に気象の現象である

したがってこの段階においては、大気と海と考えられていました。とにかくウォーカー

洋が相互作用する現象であるという学会の共卿は、インドに飢饉をもたらすような天候の通の認識はまだありませんでした。もちろん変動を予報するために、何かよい情報はない

ビヤルクネスがそのアイデアは出していたわ

かということをいろいろ考えました。もちろ

けですが、それが気象学や海洋学において、んウォーカー卿の前にもいろいろ調べた方もきちんとした形で定式化されることにはならいますが、象徴的にウォーカー卿の仕事といなかったということです。

うことになっています。彼は何をやったかと少し話は逆戻りしますが、図５はエルニー

いうと、当時も気圧はわりに簡単に測れる量

ニョとインドの穀物の生産がいかに関係してでしたので、この分布を調べまして、ダーウ

いるかということを示しています。横軸が年ィンの気圧とタヒチあたりがシーソー現象し代です。縦軸が穀物の生産額を示します。下ていることを見出したわけです。本来は東西図の方がエルニーニョに伴う雨の変動です。

振動と名付けたほうが正確かもしれませんが、したがって、エルニーニョのときは雨が少な

振動の重心が少し南にずれているということ

くて、しかも穀物も取れない。全体として生で、南方振動と名付けました。

産額が右上がりになっているのは、肥料とか図６は非常に新しいグラフですが、先ほど潅漑とか人間の英知の表れによるものです。

の南方振動の様子が1980年頃から最近まで

しかし、そうした中にもこういう自然の災害描いてあります。下の方は東太平洋の海面水が影響を及ぼしているということです。ウォ

温変動を示していますから、水温の高い年はーカー卿が心配した時よりも事情ははるかにエルニーニョを表します。たとえば1982

よくなりましたが、まだそういうことが起こ

年／1983年、1986年／1987年、それに今回るということです。

の1997年／1998年のエルニーニョがよく見18

れわれの研究仲間のジム・オブライエンというフロリダ州立大学の教授が提唱したのです
が、なかなか一般的にはなりませんでした。
老人という言葉はなかなかアピールしないわ
けです。それでフィランダー教授が、エルニーニョが男の子なら、女の子にしたらというのでラニーニャとなったわけです。この用語がほとんど定着しかけています。今年の８月中旬にリスボンで国際海洋年を記念する大きな会議があったのですが、そこにいろいろな
エルニーニョ関係者が集まりました。彼も来
図６ 南方振動指標と東太平洋（０度、西経110度）の海面水温変動

まして、ラニーニャの名付け親ということで称賛されていました。

てとれます。1990年代の前半に弱いエルニでは、そのラニーニャというのはどういうーニョ的なものが続いているのもわかります。

状態かというと、西太平洋の方の水温が高く

図６の上、下のグラフは実に見事に対応してて地上気圧が非常に低く、そこに貿易風が強います。このように、南方振動という気象のく吹き込んでいる状態です。吹き込むとそこ

量と東太平洋の海洋の量が、見事な対応をしに空気の塊りが集まり、それは上昇します。

ているのです。このことからも、南方振動と吹き込む東風は、赤道域の中央部から東部にいう現象とエルニーニョという現象が、一つ

冷たい湧昇域をつくっています。したがって、の現象の二つの側面であることがわかります。

ますます西と東の水温のコントラストができ

言い換えますと、大気と海洋があたかも夫婦ることになります。エルニーニョのときは空のような関係にあり、そしてその片方をエル

気塊の上昇域が東の方にずれます。エルニー

ニーニョと海洋学者は呼び、もう片方を気象

ニョとラニーニャは、必ずしもどちらかが正

学者は南方振動と呼んできたということが示

常あるいは異常ということではなくて、自然唆されるわけです。

の一つのシグナル、リズムともいってよいで

1998年の９月現在ではどんなことが起きしょう。

ているのだろうかというと、1997年の10月

二つの両極端、エルニーニョとラニーニャ

頃のエルニーニョのピークとは反対の状態の典型的なケースのお話をしたわけですが、（つまり通常の状態）に近づいています。最その間はどうなのか。どういうふうに遷移し近はエルニーニョの反対の現象をラニーニャていくのかということが重要です。その辺のという言葉で呼びます。これは、かつて私のことが1980年代のはじめ頃にわかってきま共同研究者だったジョージ・フィランダーとした。この頃になると「エルニーニョの科学」

いうプリンストン大学の教授が付けた言葉での歴史に私どもも絡んでまいります。当時もす。これにはいろいろな経緯がありました。

ずいぶんエルニーニョ研究が盛んにありまし

始めはエルニーニョの反対だからアンタイて、私もこの東レ科学振興会にずいぶんお世（反）エルニーニョと付けようではないかと話になりました。図７はその頃、1984年に言ったわけです。それに対しては、エルニー

書いたずいぶん古いものです。真ん中の図はニョというのは宗教的な意味がありますので、外向きの長波の放射の偏差と言うものです。

クリスチャンの方々からの強い反発があった

地球は太陽からの短波で熱を受けていますが、ようです。エルニーニョが子供なら、もう一同時に地球は宇宙空間に長波として熱を放出

つのフェーズは老人と付けようと、これもわします。もし非常に丈の高い雲、Cumulonimbus19図７ （左）850ヘクトパスカル面の流線関数の平年値からのずれの時間発展（中）外向きの長波放射の平年値からのずれの時間発展（右）海面水温の時間発展と呼ばれる積乱雲ができますと、どうしても心がやはり東の方に移動していったことがわ

外向きに出ていく長波が妨害されますので、かります。現在の気象学では、赤道に関して偏差としては負の値になります。1982年のは海水温が28度あるいは29度を超えますと、

エルニーニョは、まず６月から８月にかけて積乱雲が非常に立ちやすくなるということがニューギニアの東方海上に小さな負の値が出わかっています。これを見ましても、明らか

まして、それがどんどん面積を増やして西かに29度あるいは30度という高温域が東の方

ら東の方に成長していったわけです。それにに移動しています。図７は大気と海洋が結合伴いまして、気圧が850ヘクトパスカルあた

して、しかも相互に助け合いながら成長してりの下層大気中に、サイクロン的な渦のペアいくということを明確に示しているわけです。

ができました。形は少しくずれていますが、エルニーニョは全世界の気温に非常に大きそれが成長しながら東の方に移動したというな影響を与えます。図８の一番上のグラフはことです。

1958年から1973年までの東太平洋の表面水

右の図は海面水温を表します。熱帯域は全温で、それぞれエルニーニョに対応するピー

般的に高いのですが、海水温の高い部分の重クがあります。真ん中のグラフは北半球の平20

れが1980年代の初めから気象学と海洋学の垣根が取れまして、非常に学際的な研究が生
まれ、象徴的にENSO（エンソ）という言葉ができました。これはエルニーニョと南方振動のそれぞれの頭文字を取ったものです。そのエッセンスは、大気と海洋が密接につながって影響をお互いに及ぼし合い、お互い助け合って生まれる現象であるということです。
まず、海の物理というものはどのように理解されるのだろうかということから見ていき
図８ （上）東太平洋の海面水温変動（中）北半球の平均気温の変動（下）南半球の平均気温の変動ましょう。大気と海洋を分けてしまいますと、海洋学者にとっては大気の情報は外力になります。それには、海面における密度フラック
スがあります。海の表面が冷たくなると、海均気温です。大気の気温を全部平均したもの

水は沈み込みます。もし、非常に塩分に富むです。この図から、エルニーニョが起きまし

水であると、それはかなり重い海水になりまて数カ月から半年後に、北半球の気温は上昇

すから、海の底付近まで沈降してしまいます。

していることがわかります。その表れとして、そうすると、1000年〜2000年の時間スケー

日本付近は冬は暖かいとかいうことになるわ

ルで世界の海を巡るコンベアベルトという話

けです。このことは非常に意味があります。

になります。そういう非常に長い時間スケー

もしエルニーニョが頻発し、その振幅が次第

ルの現象を研究する海洋学者もたくさんいまに大きくなるならば、北半球の気温あるいはす。

地球の気温は上がったように見えるではないかということになります。それが後半の話、地球温暖化の問題につながります。
こうして熱帯海洋が全地球の大気に影響を与えているということで、トガ（TOGA）という研究計画が学者によって立案されまして、1980年代の半ばからたくさんのことがわかってきました。あとでお見せしますが、熱帯太平洋にはいろいろな測機が係留されています。本日の様子をコピーしてくればよかったのですが、忙しかったものですから、２〜３日前の熱帯太平洋の水温の断面図をお見せします（図９）。
そういうわけで、エルニーニョと南方振動というのは非常に密接なものであり、切り離
せないものであるということがおわかりになったと思います。1980年代の前半までは、
エルニーニョというのは私たち海洋学者の仕事、それから南方振動を研究するのは気象学者の仕事になっていたわけです。しかし、そ図９ 1998年９月11-15日の赤道大平洋の水温（上）と平年値からのずれ（下）21もう一つ非常に重要な外力として、大気のりますと、赤道の上での自転の鉛直成分とい風が海の表面付近を駆動します。大気が運動

うのはちょうど地表面に直交する方向ですか

量を海の中に与えるということです。どちら

ら零の値をとり、あたかも地球が自転していかというと、エルニーニョというのはせいぜない状態になります。それから、極の方ではい数年の現象で、モジュレーションがあって自転そのものを感じることになります。そうも10年から20年程度のものですから、このいうわけで、中高緯度の海洋力学では回転流

風応力の方が圧倒的に重要です。

体の力学が非常に重要な役割をします。しかし、赤道においては普通の常識的な非回転系の流体力学が中心になります。
水を満たした容器を吹いてみればわかると思いますが、吹き続ければ水は吹き寄せられて下流の方にたまります。まさに、赤道太平
洋はそういう状態にありまして、貿易風が東図10 赤道に沿う海水温度の断面図
平均状態を示す。

から西に吹いていますので、表面の暖かい水がかき集められて西太平洋にたまっています。
もちろん、赤道を少し離れたところでは地球

図10には、赤道海洋は平均としてどういの回転の影響が利きますので、表層の水は北う水温構造をしているか、ということを描き半球では北の方に吹き飛ばされ、南半球は南ました。表面付近はだいたい同じような温度に吹き飛ばされるという三次元的な構造をしの海水がたまっています。西太平洋では、温ていますが、赤道の真上で見るかぎりにおい

度が急に変わるところが水深200メートルあては、東から西に風が吹いて、暖水が西にたたりにあります。これは、温度のジャンプすまるという単純な状態になっています。これるような層であるということで、温度躍層は常識的な、身近にわれわれが経験するよう（thermocline）というのが海洋学で定着したな力学でよろしいわけです。

言葉になっています。重要なことは、西太平

ところが、この東風が何らかの原因で少し

洋で非常に深いところにある、深いといって弱まりますと、水の高まりを支える風のつっも中緯度の黒潮とかに比べるとずっと浅いの

かえ棒が無くなります。風の応力と圧力傾度ですが、水深200メートルあたりにあること

力のバランスがとれなくなりますので、このに注意して下さい。それから、東太平洋では西側の暖水がどっと東へ移動してしまう。そ表面付近にあることが特徴的です。これは、んなイメージで1972年／1973年のエルニー

東太平洋付近では赤道湧昇で、冷たい水が湧ニョを理解していたのが、ウィルツキー教授

いているためです。少し深くなりますと、等たちです。単に、風に対する赤道海洋の応答

温線はほとんど水平になりますので、あまりとして、つまり、海洋学の問題としてとらえ大気側の影響は受けていません。実際にエルていたわけです。

ニーニョに関係するのは、この上の方にある

1982年／1983年のエルニーニョの時の風海水の話です。では、何がこういう状態をつ

系をそっくりもってきまして、海の簡単なモくっているのでしょうか？。われわれ流体力デルに適用してやります。そうした場合に、学者にとって、地球の流体を考える時に非常

どのくらい実際の海の水位変動が再現されるに重要になるのは、地球の回転効果です。こかを示したのが図11です。貿易風が弱まる

ういう巨大なスケールのものに関しては、地ということは、偏差としては西風が吹いたと球が自転しているということが非常に重要ないうことになります。そのような風の偏差を意味を持ちます。地球の自転の鉛直成分を取与えた時に、モデルでは非常に良く水位の変22

図11 （上段）モデルで用いた西風の偏差と得られた海面水位の偏差（下段）観測された西風の偏差と観測された海面水位の偏差
横軸は経度、縦軸は時間の経過を表す。

動に関して再現されています。右下図は、実がわかります。これを駆動するものは、上か際に島々の水位データを取りまして作図した

ら三段目の図からわかるように、積雲に伴うものです。実際の風を入れてやれば、海のこ加熱です。大気の熱源を与えることによって、とはかなり良く再現できるということが当時

サイクロン循環を再現できるかというのが気でもわかっていたわけです。1980年代の頃

象学者のテーマでした。一番下段の図は、非には、海の表面の凸凹を人工衛星で観測する

常に簡単な大気モデルで再現したものです。

技術はありませんでしたので、島の潮位計のこれを原理的に最初に提示したのは、今は退データを丁寧にウィルツキー教授が整理しま官した松野太郎東大教授で、1966年の仕事して図11の右下の図面をつくり、それに対しです。今では、学部の４年生、あるいは修士て理論家が海洋モデルで説明したという涙ぐ課程の１年生くらいが簡単に解けるようなもましい努力があるわけです。現在では、海ののですが、熱源を入れますと、サイクロン渦

凸凹は２〜３センチの精度で、高度計を搭載

対が非常によく再現されるわけです。したがした人工衛星によって測れるようになっていって、気象の問題も非常に簡単な気象のモデます。したがって、この十数年の間に観測にルで再現できるわけで、地球の大気というのおいても著しく進展があったことになります。

は一見して非常にごちゃごちゃしているよう

それでは、大気のモデルはどうでしょうか。

に見えますが、きれいな室内実験のような姿

図12をご覧下さい。上の二つはエルニーニを見せるときがあるということになります。

ョの最盛期の対流圏の上層の流線関数、対流

大気の現象も海洋の現象もそのように再現

圏の下層の方の流線関数を描いたものです。

できるならば、その簡単な大気のモデルと簡対流圏の下層にサイクロンの渦対があること

単な海洋のモデルを結合すれば、もしかする
23

水温は密接に関係しますので、この厚みを表すｈと大気の熱源を表すＱを簡単に結びつけたわけです。ｈが厚くなれば熱源Ｑも増えるということになります。τは風の応力を表します。それは大気の風（U，V）の場によって決まります。大気の風が海を駆動し、海の表面の厚みが熱源と関係して大気を駆動する、という簡単な閉じた系をつくりました。エル
ニーニョの必要条件として、大気と海洋が助け合って正の相関をもつことが重要だという定理を導いたわけです。
しかし、こうした仕事はもはや飛行機で言うならばライト兄弟の仕事のようなものです。
現在では気象庁等の世界の重要な気象機関が、大きな気象モデル、海洋モデルを使いまして、本格的に予測にチャレンジしています。原理は上で述べた簡単なモデルに入っていますが、今やジャンボジェットの時代になったということです。
図12 上から1982／83年のエルニーニョの最盛期の
対流圏上層、下層の流れ、外向き長波放射、
簡単な大気モデルによる対流圏下層の流れ

私たちがこうした簡単なモデルを発表した
直後に、米国のショフという方が、エルニー
ニョの輪廻というか、エルニーニョとラニーニャの間をつなぐ理論を出しました。エルニと自励的に何かエルニーニョのようなものがーニョが起こり、そして消え、ラニーニャが生まれるのではないかということになります。

起こる、ラニーニャが消え、またエルニーニ

エルニーニョが生まれたら、神の領域に踏みョが起こる、これは一つの輪廻ですから、そ込んだことになるのではないかと当時、1980年の初め頃にわれわれは思っていまして、傲慢なくらいに自信をもっていました。
その頃に国際学会で紹介したのが図13です。海で風が吹くとますます暖かい水がたまり、そうすると海面から蒸発が活発になって上空で熱が放出され、上昇気流が活発になり、循環が大気にできます。そうすると、それは最初の風をもっと強めるので、もっと多くの
暖かい水がたまるという、正のフィードバッ
クのメカニズムがありうるわけです。ちょっと難しいかも知れませんが、大気の方程式と海の簡単な式も示してあります。
ポイントは、Ｑという量にあります。この
Ｑは大気の運動を起こす熱源ですが、海面水温に関係します。海の表層の水の厚みと海面24

図13 1980年代前半の簡単な大気海洋結合モデルの概念と大気海洋結合モデル

す。そのときに、私はボールを後ろにどんどん投げていくわけです。それはラニーニャのボールです。それがスクリーンの壁で反射して、後ろからたたいて私に当たるわけです。
ボールが反射してくるまでに少し時間がかかりますが、それが時間遅れの制御です。
こうして得られた式に実際のパラメーターを入れると、いろいろな状況が実現します。
たとえば、エルニーニョとラニーニャがばた
図14 遅延振動子モデル

ばた交互に起こる場合もあります。あるパラメーターの範囲では、エルニーニョが起こるとずっとエルニーニョのまま、あるいは、ラの輪廻を解かなければいけないということで、ニーニャが起こるとラニーニャの状態でびくモデルをつくりました。さきほど私がお見せともしない、という解もあり得ます。したがしました式をちょっと複雑にしたようなものって、パラメーター a, b, cを何が決めるのかから出発して、それを変形しますと、図14ということが、大気海洋の相互作用では非常のような非常に簡単な式ができます。ここでに重要です。実際は、そのパラメーターはも

Ｔは東太平洋の水温と思っていただいて結構

っと長い時間スケールの気候変動によってもです。そうすると、左辺はＴの時間の変化率影響を受けます。そういう意味で、エルニーを表します。右辺にａＴという項があります

ニョの研究はエルニーニョだけを調べていてが、ほかを考えないと、温度が上がればもっもだめでした。本日のパート２の話につながと上がるという成長のメカニズムが、この項るわけです。

の意味するところです。右辺の第二項に輪廻

さきほど、ボールを壁にあてながら逃げての考えが入ります。ｔ−τという時間遅れのいく話をしましたが、その絵を描いたものが制御の項が入っていますが、これはエルニー

図15です。エルニーニョの最盛期には東のニョの成長するプロセスで、必ずラニーニャ

方に暖水がたまりますが、同時にラニーニャという子供が北側と南側の両サイドに産み落の子供を産み落としています。このラニーニとされまして、その子供が成長してゆき、つャの子供は、赤道を離れたところにある冷たいには親のエルニーニョを倒してしまうとい

い双子渦の構造をしているのですが、それはうことを意味します。エルニーニョというの西へ西へと移動する性質があります。それがは一方的なものではありませんで、エルニー

西へ西へ向かいまして、ついには西の方の海

ニョが成長するときにはラニーニャというもの境界にぶつかりまして跳ね返ります。跳ねのを同時に産み落としていく。そしてそれが返りますと、一部は赤道の方に戻りまして、

成長して、ついにエルニーニョを壊してしま

専門の言葉では赤道ケルビン波というものにうということです。簡単に言えば、たとえば変わりまして、今度は東の方に動いてきます。

私の後ろに壁がありますが、その壁にボール

そして、もともとのエルニーニョを殺してしを投げつけます。私は皆さんの方に逃げたとまいます。

しても、ボールは跳ね返ってきて、私の後ろ反対にラニーニャが成長していくプロセス

から頭をごーんとたたくことになるでしょう。

においては、今度はエルニーニョの子供を赤まさにそういう状態です。エルニーニョが起

道を少し離れたところに産みます。これは暖こりますと、私がエルニーニョとすれば、どかい双子渦です。それが西の方に移動しましんどん成長しながら西から東に走って行きまて、跳ね返って赤道に集まり、また暖かいも25

まず西太平洋にあった暖水の一部が非常に速いスピードでペルー沖に到達しました。それが1997年４月頃の状態です。それから暖水の本体がどんどん成長してゆきまして、６月頃に活発なエルニーニョの成長期に入りまし

図15．遅延振動子モデルによるエルニーニョとラニーニャの輪廻
上段から下段に向けて現象が進み再び上段に戻る。

のがゆっくりと成長していく。ここからのプロセスが、まさにエルニーニョの成長期になるわけです。ちなみに現在、この９月はどういう状況にあるかといいますと、ちょうどラニーニャがどんどん成長していくような状態に対応していると思います。
最近は、人工衛星の写真から海の凸凹を通して全体が見えるようになったと申しました
が、それをご紹介します（図16）。1996年10月29日にはエルニーニョが起こっていません
で、水位の異常に高い状態はまだ西太平洋にありました。前年から貿易風が強くて暖水をためていたということです。12月から１月にかけて、赤道太平洋に西風が急に吹き、貿易風が弱まりました。1997年の２月から３月頃にもう一度西風が吹きました。５月、６月にも吹いています。こういう間欠的な形で貿
易風が弱まり、西太平洋にたまった暖水を東の方に移動させていったわけです。したがって、貿易風の弱まり方にはさらに微細構造があるわけです。これが季節内振動という現象
で、この方面でもずいぶんいろいろな研究がなされています。そんな状態が起きまして、
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図16 人工衛星から観測された海面水位の変動
1996年10月から２ヶ月ごとに1998年２月まで示た。10月から12月くらいには最盛期になりました。でも、この頃の状態でよくご覧になっていただきたいのは、赤道を少し離れたところにラニーニャの子供を産み落として、それが西太平洋にたまりつつあるということです。まさに後ろから追いかけてきたボールのたとえのように、エルニーニョを西側から壊すように入ってきているわけです。これが1998年６月の状況です。しかし、そのときには同時に西太平洋には暖水がたまりつつあ
ります。そういうことで、簡単な理論から予想されるようなメカニズムは、現象の上から

図17 大気海洋モデルを用いた海面水温の予測スコア
実線は現在の水温が永久に続くとするもの、破線はモデルを用いた予測。

もある程度検証されています。
1980年代の半ば以降、比較的簡単なモデータがありませんので、入れることができま

ルを使いまして、いろいろな方々、特にコロせんでした。したがって、観測された風を持

ンビア大学のケイン教授とゼビアック博士が、ってきまして海を駆動し、助走期間を置きま

予測をやってみようとしました。一番簡単な

して、ヨーイドンというときに大気側を簡単

予測は何かというと、今が未来永劫続くといなモデルに取り替えてしまったわけです。あうことです。ある条件を与えまして、その状る意味では、人工心臓に取り替えたようなも態がずっと続くというのが、予測の最も簡単のでしょう。こういうことをいろいろやりまなものです。したがって、私たちがやる予測

して、予測してみました。すると、1986というのは、それ以上の的中率を持たないと年／1987年にエルニーニョが起こると予想困るわけです。この、今が永久に続くというされたわけです。そして実際起こったのです。

予測と実際の状況の相関を取りますと、どん

ペルーの穀物の生産額を見ましょう。1982

どん時間とともに値は下がってゆきます。こ年／1983年の当時は、われわれを含めましの値よりも私たちの予測は上に行かなければて予測の基礎理論が可能かどうかということ意味がないのです。

をいろいろやっていた段階でしたので、エル

図17は、簡単な大気海洋モデルを用いま

ニーニョが起こってペルーの穀物生産高は前して、予測をやってみた結果です。これは水の年に比べて大幅なマイナスになってしまい

温を予測したものです。まず、海のモデルをました。ところが、1986年／1987年はまさ

何年にもわたって実際の風を外力として動かに予報が的中しました。パブロ・ラゴス博士

しまして、次に、ある時間になりましたら、が政府に進言し、政策に取り入れられたとい風のところを大気モデルに取り替えてしまい

うことです。

ます。そして大気モデルと海洋モデルを結合

綿花は乾燥したところを好み、非常に根がするわけです。最初の海の水温は、大気の状深いようですから、雨が多くなりますと根が況を与えてモデルがつくった水温ですから、腐ってしまいます。エルニーニョがあると、最初の段階で予測が悪いわけです。最初の段

さきほどお見せしましたように、東南アジア

階で海の水温の観測値を使いますと、実際現のような状態になるのですから、稲作に変え

象との相関はパーフェクト、つまり１になる

たほうがよいというわけで、急ぎ作付けを変わけです。したがって、予測値全体がもっとえたそうです。それがうまく当たりまして、

よくなります。

むしろ穀物生産額が増えてしまったというこ

当時は、海の中の水温とか、そういったデとです。これでいろいろな国がエルニーニョ
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の予測は可能だと考えるようになったという状況があります。
もし、エルニーニョの予測が完全にできま
すと、いろいろな影響があります。たとえば、
オーストラリアの穀物生産額は、ニューギニ
ア周辺の水温と密接に関係していますが、この水温はエルニーニョに密接に関係します。
水温が高いということは、ラニーニャの状態
で、穀物生産額が増えます。統計では0.5度
水温が上昇すれば、30億ドルの値打ちがあるようです。オーストラリア政府はラニーニャを好むことになります。
海の中のデータがないと、予報の精度が悪いということですので、科学者がアドバイス
しまして、図18のような非常に簡単なブイをつくりました。さきほども述べましたが、海の温度を測るのは非常に重要ですので、上方に温度を測るサーミスタチェーンというもの、それから大気の風を測る風速計がついています。ほんとうに簡単な量だけを測るブイ
で、１台500万円くらいの非常に安いものです。それが現在、驚くなかれ約70台近く太平洋に入っていまして、これが常時データを転送してきます。
すでに図９で数日前の状況をお見せしましたが、太平洋の中央部から東太平洋のあたりは非常に冷たい状態、つまり湧昇が強く起こっている状態にあります。貿易風がけっこう

図18 熱帯太平洋に約70台設置されている
アルゴス係留ブイの概観

強く吹いていますので、ラニーニャが進行中であることがわかるわけです。海の非常に精ています。現在のエルニーニョがほぼ終息し巧なモデルと絡み合わせまして、データを海た状況もよく当たっています。そういう時代の中に内外挿してやることも可能になりましになってきています。

た。

最近は、皆さんのご家庭でもパソコンがず

気象庁もそろそろ始めると思いますが、現いぶんあると思いますので、Webサイトで在いろいろな国が本格的な大気の大循環モデ

http://www.ogp.noaa.gov/ensoなどを開いてル、海洋の大循環モデル、それにさきほどのみるとよいでしょう。さきほどラニーニャにデータを入れまして予測を始めています。こ老人という名前を付けたフロリダ州立大学のこにオーストラリア気象局が1997年８月の

ものは、http://www.coaps.fsu.eduです。コ段階までのデータを用いまして、そのあとペ

ロンビア大学のものは、http://www.iri.ldeo.

ルー沖の温度を予報したものがありますが、

columbia.eduとなっていますので、見られる12月くらいにピークになりましてだんだん下とよろしいと思います。その中には、エルニ

がり、弱くなっていく状況がよくとらえられーニョの定義など、いろいろな情報も満載さ

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れています。

は、ないとは言えないわけですが、温暖化とこんな風に、めでたしめでたしというこというものの正体は、そのような大気海洋系ので、私たちも職業がなくなるかと思ったので構造をもったものにあるということをよく知すが、実際はもっともっといろいろな問題がらなければいけないと思います。このことが出てきました。一つは、さきほどのような簡往々にしてないがしろにされているのは、非単なモデルでは、太平洋上の大気と海洋の相常に残念なことです。

互作用だけですから、アジア大陸のモンスー

そういう長い時間スケールでの変動を、ダンなどは何も関係しないわけです。ところが、イスと呼びたいと思っています。ダイスとい

ラニーニャというのは基本的に対流域を西太うのは何かというと、Decadal/Interdecadal

平洋にとらえておくものですから、これはア

Climate Eventsの略字です。つまり、10年かジア大陸の存在が非常に重要です。アジアモら数10年スケールの変動を起こす気候変動のンスーンとの絡み、それからインド洋との絡ことです。ダイスはサイコロという意味もあみがエルニーニョに変化を与えているのです。

りますので、この言葉が気に入っています。

この問題に関しては、かなり気象学が絡んで最近少し外国の人も使いだしたようです。そまいりますので、今回は触れないことにしまんなことを考えるきっかけになった古い図をして、もう一つある意味でもっと重要かなと

お見せしましょう（図 1 9 ）。8年ほど前に、思われるものがあります。これは野崎先生のCCCOという、海洋の気候変動との関わりを話にもありましたような、地球温暖化の問題

議論する委員会で使ったものですが、一番上で取り上げられた、最近の平均気温の上昇との図は、気象庁が東経137度沿いに凌風丸をの関係です。たしかに地上の平均気温は大幅使って測った海の温度から熱帯付近の水深に上がってきています。ところで、図８でお300メートルまでの海の蓄熱量を書いたもの

見せしましたように、エルニーニョが起こるです。蓄熱量が少なくなったということは、と気温も上がります。エルニーニョというの

エルニーニョの時に対応しています。しかし、は、熱力学的には熱帯海洋に貯まり過ぎた熱これを遠目に見ますと、1976年頃からいつが中高緯度に放出される過程であると同時に、も蓄熱量が少ないように思うのです。真ん中

大気に放出される過程でもありますので、大の図は、南方振動の指標で今日の話に何度も気の温度が上がるわけです。

出てきたものです。これを見ましても、明らそれから、今日は触れなかったのですが、かに1976年以降ほとんどいつも負の値の値

大西洋の方にもう一つ重要な振動、北大西洋を示していて、エルニーニョ的です。まるで振動（NAO）という現象があります。これ

基準の値が変わってしまったように見えます。

は、場合によっては太平洋の長期変動現象とそれから一番下の図は、温暖化として騒がれ密接につながっている可能性があるのですが、るもとになった地上気温の図です。３者は同

一応ここでは別個の問題としておきます。そじような変動を示しています。これは、さき

れに絡む地上の温度上昇もあります。両方をほどの繰り返しにもなりますが、長い時間ス

足しますと、最近の温度上昇のかなりの部分

ケールでの変調現象があるということを示しが説明できるのです。それを、現在地球温暖ます。1976年とか1988年とか、10年から数化として問題になっているものから引き算を

10年ごとに起きる大事件が、気候のレジーム

しますと、温度上昇はあまり目立たなくなりを変えているのではないかと考えるようになます。

ったわけです。

単に温暖化というものではなくて、その中最近までの南方振動を調べますと、非常にに構造があるようなのです。エルニーニョや強いラニーニャが1988年／1989年に起りま北大西洋振動にCO2増大が絡んでいる可能性

したが、それ以外はずっと熱帯はエルニーニ
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くなったということですが、ではそういったことがどうして起こるのか興味があります。
これは気象学の話になりますが、熱帯域に下層大気の収束域があり、上昇気流が起きると、そこで上昇した大気の一部分は両半球に流れていきまして、しばらくして下りて来ます。
最初の下りて来るところには、高気圧ができます（図20）。これが典型的な夏になりますと、北太平洋では太平洋高気圧と呼ばれるものに対応します。もともとの熱帯の収束域がエルニーニョで東の方へ動けば、全体が東へシフトするというのは、これを見ても当然だと思います。今年の夏が不順であったのはこのためです。高気圧のさらに後ろにもう一つ波ができます。むしろ渦と言ったほうがよいのですが、これがアリューシャン低気圧に対応するものです。なぜこんなことが起こるのかというと、船の後ろに波が立つことを思えばよいのです。実際は地球の自転のために回転流体の性質によりまして、渦ですからそれが太平洋高気圧あるいはアリューシャン低気圧とかになって現れてくるわけです。こういう遠隔地への影響をテレコネクションと呼びます。遠方に大気を経由して影響を与えると
図19 （上）西太平洋熱帯域の海洋の蓄熱量の変動（中）南方振動指標（下）北半球の地上気温の変動いう意味です。
海のデータを見ますと、強化されたアリュ

ョ的なフェーズにあると言えます。ということは、同時に熱も多量に大気に放出され続けていることになります。では、そういった長い時間スケールでのエルニーニョの変調は、何が起こしているのだろうか、それはどんな空間構造をしているのか、ということが次にテーマになります。
そういう太平洋上の気圧の変動を調べますと、北部北太平洋のベーリング海の少し南あたりの広い範囲で、1976年あたりを境に気圧が低くなっています。言い換えれば、アリューシャン低気圧が強化されています。これは、東大の気候センターの昨年亡くなりました新田教授と、気象庁の山田さんという方が発見したのですが、非常に画期的なことでした。アリューシャン低気圧が1976年以降強30

図20 暖かい海面水温の赤道上空の発散場からの波の伝播
Ｈは高気圧、Ｌは低気圧を示す。

ーシャン低気圧によってかき混ぜられ、またうです。イワシというのは弱い魚と書くくら

蒸発も活発になるために、1976年以降どんいで、水温に非常に敏感なようです。この長どん水温が下がっていることが明らかになっい時間スケールの大気海洋変動を、見事に反ています。スクリップス海洋研究所というア映しているらしいというわけです。

メリカの重要な海洋研究所が、ラ・ホヤといもう一つの熱帯と密接に結びつく亜熱帯のうサンディエゴの近くにありますが、このあ問題と、亜寒帯の問題がどのように違うのか、たりは逆に水温は上昇します。これは、エル

象徴的な図をお見せしましょう（図21）。水

ニーニョの暖水が岸沿いに北上するためです。

面下15メートルくらいまで尾を引いていくド

ほんとうにそうなのかなということで、スクリフターを亜寒帯に入れ、それを人工衛星でリップス海洋研究所の海岸でどなたかが測っ探知しますと、亜寒帯に入れたドリフターはたデータを見ますと、確かに1976年から水

絶対に亜熱帯循環系には入りません。一方で、温が上がっています。非常にローカルな現象

亜熱帯循環系に入れたドリフターは、ただ１が、グローバルな現象に結びついているとい個を除いては亜寒帯には侵入していないのでうことが、これでもおかわりになると思います。この一つでさえも、もしかすると漁船かす。

何かが運んでいたずらをしたのではないかと

最近は、こうした現象が単に熱帯からの影言われるくらいですので、驚くほど二つの循

響だけではないということがわかってきまし環系は違うことがおわかりになるかと思いまた。これは私どもの研究グループの中村博士

す。

との共同の仕事ですが、いままではデータのどうしてそういうことが起きるのかといい解析が粗く、北太平洋の大気海洋のシグナルが一つに見えていたのですが、実際は黒潮の北の亜寒帯の親潮流域に近いところに出るシ
グナルと、もう少し南の亜熱帯循環系に出るシグナルの二つに分かれ、それぞれに大気の変動もリンクしているということがわかりました。熱帯と直接につながっているのはむし
ろ亜熱帯の方のシグナルであり、亜寒帯の方のシグナルは熱帯とはかなり別個の変動をすることが見えてきました。亜寒帯の方の現象
は、1976年以前に始まっていて、すでに冷たい状況が起こっているのに対して、黒潮などを含む亜熱帯の方では、きれいに熱帯のエ
ルニーニョの水温変動と対応する現象になっていることがわかったのです。亜寒帯に、独自の大気・海洋相互作用があるらしいという片鱗が最近見えてきたわけですが、意外なことに、水産学者あるいはその関連の方々は、前からそのような観点は持っていたようです。
同じくわれわれの研究グループの安田助教
授によれば、驚くなかれ、マイワシの日本近海の漁獲高は1976年あたりから急激に増えまして、1988年を境にぐっと落ちているよ図21．表層を漂流するブイの軌跡（上）亜寒帯域に投入したもの（下）亜熱帯域に投入したもの31

ますと、両循環系の境界に強い収束域があり、が発展して中緯度あるいは高緯度の現象へ、表層の水が沈降しているためです。この海域

今日はインド洋の話はしなかったのですが、では、真水ではありませんが非常に雨水に富そちらにもたくさんの面白い現象がありましんでいる表層水が、冬季にここで急速に冷やて、相互のいろいろな関係が重要になってきされます。しかし、淡水に富みますからあまました。現在私どもは広大な観測システムをり重くはなれず、深くは沈まず、せいぜい水考えています。海洋科学技術センターは、熱深1000メートルくらいまでに到達します。

帯域をはじめ黒潮続流域のところでの沈み込

その後は同じ密度面に沿ってどんどん南下しみを観測する計画を立てています。それからていって、熱帯の方に近づいていきます。そ黒潮に関しては、たくさんの新しい測機を導して熱帯の方でだんだん表層に近いところに入する計画が進行中です。それから、人工衛

湧いてくるわけです。そういう現象を通して、星の軌道の真下に現場観測の測線を維持して中・高緯度の現象が低緯度の現象に影響を与いく計画もあります。熱帯に関しては、米国

えていくことになります。

のブイに加えて塩分もきちっと測っていこう

海の表面は、雨が降りますから塩分濃度はということで、海洋科学技術センターが低いわけですが、下の方は塩分に富んでいま

TRITON計画というのを開始しました。ます。しかし、中層の低塩分の水は全世界のデた、インド洋にも重要な問題がありますので、ータを平均しても明確に表れるくらいはっき

そちらにもブイを展開していくことになってしたものです。こういった中層の水塊が、さいます。また、海の中層あたり、水深1000

らに長い時間スケールで熱帯の変動に影響をメートルくらいのところから湧いてきて、熱与える可能性があるということになります。

帯の海面水温に影響を与え、エルニーニョの亜熱帯の現象に関しては、熱帯の現象と非変調を起こす可能性があるということで、海常に関連があるということをすでに述べまし洋中層にブイを入れて漂わせる計画も立案さたが、それはデータの上でもわかります。黒

れています。こうした計画は、すべて国際共

潮の源流となる北赤道海流の流量の変動とな

同、日米共同あるいは多国間の共同で行われります。黒潮の変動、ミンダナオ海流の変動ています。またこうした計画による大量のデは、非常によく関係しています。スペクトルータをモデルに入れて、気候変動をよりよく処理などの統計手法を用いましても、黒潮の予測していく計画も現在活発に進められてい

続流域、北赤道海流、貿易風の変動は、非常ます。

によく関連しているということが言えます。

そういうことですから、10年後に同じよう

琉球の近くにPN線という気象庁の海洋観なお話をするときには、おそらくダイスとい測線がありまして、長崎海洋気象台が非常にう10年スケールの現象に関してパート２が終長期間にわたってデータを取っています。こ

わって、パート３の新しい話題が出てくるのの長いデータを調べますと、1976年以前はではないかと想像します。しかし、その頃は平均値よりも黒潮の流量が少なく、それ以降

私はおそらく退官していると思いますので、は流量が多いことがわかります。そして、黒本日のお話に興味をもたれた新しい世代の方潮の流量が多い場合に、遠州灘沖で大蛇行がが登場してきてくださることを願い、私の話

起こりやすいこともわかっています。黒潮のを終わりにしたいと思います。

大蛇行は、極めてローカルな非線形の現象ですが、グローバルな大気海洋現象に関係しているわけですから、非常にチャレンジングな
海洋学のテーマを提起しているわけです。
エルニーニョは熱帯の現象でしたが、それ32