8-2 地球規模の熱輸送

地球全体で見ると、太陽から受け取るエネルギーと、宇宙へ放出するエネルギーは釣り合っています（放射平衡）。
しかし、緯度ごとに見ると、そのバランスは大きく崩れています。

赤道付近では熱が余り、極付近では熱が足りていません。この不均衡を解消するために起きているのが「熱輸送（ねつゆそう）」です。

1. 地球放射と太陽放射（緯度による収支）

まず、エネルギーの「入り（太陽放射）」と「出（地球放射）」が緯度によってどう違うかを見てみましょう。

太陽からのエネルギーは、低緯度（赤道）ほど垂直に受けるため強く、高緯度（極）ほど斜めに受けるため弱くなります。

地球が宇宙へ出す赤外線エネルギーです。気温が高いほど多く出ますが、極と赤道の気温差は（絶対温度で見ると）そこまで極端ではないため、変化は緩やかです。

この2つのグラフを重ねると、ある緯度で交差します。

💡 結論
このままでは赤道は無限に暑くなり、極は無限に寒くなってしまいます。
そうならないように、「過剰な低緯度から、不足している高緯度へ」向かって、常に熱が運ばれています。これを熱輸送と呼びます。

では、誰がどうやって熱を運んでいるのでしょうか？
主な担い手は「大気」と「海洋」です。

熱輸送で最も極向きの輸送が大きいのは中緯度帯です。北緯40°付近で北向きの全熱輸送が、南緯40°付近で南向きの全熱輸送が最大（北向きの全熱輸送が最小）となっています。

暖かい空気そのものが移動することで熱を運ぶ方法です。北半球を見てみますと下記の2つのピークがあります。

南半球も対称的に2つのピークがあることがわかります。

水蒸気が持つエネルギー（潜熱）として運ぶ方法です。北半球を見てみますと2つのピークがあり、それぞれ北向きの潜熱輸送と南向きの潜熱輸送であることがわかります。

南半球もおおよそ対称的な2つのピークがあります。

海流（暖流）による輸送です。

熱輸送において重要な役割を果たす「潜熱（水蒸気）」の動きを知るために、「降水量 ($P$)」と「蒸発量 ($E$)」のバランスを見てみましょう。

$$
\text{水収支} = \text{降水量 } (P) – \text{蒸発量 } (E)
$$

赤道付近（低緯度）： $P > E$ （降る方が多い）
- 活発な積乱雲（熱帯収束帯）により雨が多いため、湿潤です。
- ここでは潜熱が放出され、大気を温めています。
緯度20度〜30度付近（亜熱帯）： $E > P$ （蒸発する方が多い）
- 亜熱帯高圧帯の晴天域です。強い日差しで海面から水がどんどん蒸発します。
- ここは大気への水蒸気（潜熱エネルギー）の供給源となっています。世界の砂漠もこのエリアに集中します。
緯度40度〜60度付近（中緯度）： $P > E$ （降る方が多い）
- 低気圧や前線活動により雨が多いため、再び湿潤になります。
- 南から運ばれてきた水蒸気がここで凝結し、潜熱を放出します。

この分布を見ると、地球の熱輸送システムが見えてきます。

つまり、「雨の少ない乾燥帯から、雨の多い地域へ、水蒸気の形で熱が輸送されている」ということです。

この熱輸送の仕組みがあるおかげで、日本のような中緯度地域でも極端に寒くなりすぎず、四季のある気候が保たれています。