出口のない湖でも水があふれ続けないのは、湖へ入る水と、蒸発や地下への浸透などで失われる水が長期的に釣り合うからです。
「出口がない湖」というと、水が入る一方でどんどん水位が上がり、最後には必ずあふれるように思えます。しかし、ここでいう「出口がない」は多くの場合、地表を流れ出す川がないという意味です。湖面からは水が蒸発し、地質によっては湖底や湖岸から地下へ水がしみ出します。
さらに、水位が上がると湖面積が広がり、蒸発する面積が増える湖もあります。こうして流入量と損失量が近づくため、一定の範囲で水位が変動しながら保たれるのです。
「出口がない」とは地表の流出河川がないということ
湖には、川が流れ込み、別の川から水が流れ出す「開放湖」と、地表の流出河川を持たない「閉鎖湖」があります。
閉鎖湖にも雨や雪、流入河川、地下水などから水が入ります。ただし、外へ出る水が地表の川とは限りません。
米国地質調査所（USGS）は、閉鎖湖では蒸発が主要な水の出口になり、湖によっては地下水への浸透も重要になるとしています。
したがって、「川として見える出口がない」ことと、「水の出口がまったくない」ことは同じではありません。
湖の水位は水収支で決まる
湖の水位を決める基本は、水収支です。
湖へ入る水には、湖面への直接降水、川からの流入、地下水からの流入があります。一方、出ていく水には、蒸発、地下への浸透、取水などがあります。
入る水が出る水より多ければ水位は上がり、出る水が多ければ水位は下がります。長い期間で両者がほぼ等しくなれば、湖は一定範囲の水位を保ちます。
閉鎖湖だから特別な法則があるのではなく、湖に入る水と失われる水の差が水位変化として現れているのです。
乾燥地域では蒸発が大きな「出口」になる
乾燥地域や半乾燥地域では、湖面からの蒸発量が非常に大きくなることがあります。
USGSの閉鎖湖研究では、流出河川を持たない湖は、年間蒸発量が降水量を上回りやすい地域に多く分布するとされています。
川や雨から湖へ水が入っても、強い日射、高い気温、乾いた空気などによって湖面から大量の水が蒸発すれば、水位は際限なく上がりません。
アメリカのグレートソルト湖のように、主な水の出口が蒸発である湖では、長期平均で河川流入や降水による供給と蒸発による損失が釣り合うことで湖が維持されています。
水位が上がると蒸発量も増えることがある
閉鎖湖には、水位をある程度安定させる仕組みが働く場合があります。
湖岸がなだらかな湖では、水位が上がると湖面積が大きくなります。すると、単位面積あたりの蒸発量が同じでも、湖全体から失われる水の量は増えます。
USGSは、閉鎖湖では流入量が増えると湖面積が広がり、その広い水面からの蒸発量が増えることで、長期的な水収支が釣り合うと説明しています。
逆に少雨が続けば湖面積が縮まり、蒸発する総量も小さくなります。このため閉鎖湖は、水位や湖面積を変えながら水収支の変化に対応します。
地下へしみ出す水が重要な湖もある
すべての閉鎖湖が蒸発だけで水を失っているわけではありません。
湖底や湖岸の地層が水を通しやすければ、湖水は地下へ浸透します。見た目には出口がなくても、地下には水の流れがあるのです。
日光白根山の五色沼を対象にした研究では、流入河川も流出河川もないにもかかわらず、観測された降水量に対して相当量の漏水がなければ水位を説明できず、水位が高いほど漏水量が大きくなる傾向が示されました。
これは、水位が上がるほど地下へ逃げる水が増え、水位上昇を抑える場合があることを示しています。
摩周湖も地表の出口はないが水位は保たれている
北海道の摩周湖も、地表の流出河川を持たない閉鎖湖です。
日本地理学会の研究では、摩周湖の水位低下には湖面蒸発だけでなく、湖水が周辺へ浸透して地下水系へ移る可能性が指摘されています。周辺には湧水も分布しており、湖水の一部が地下を通じて流域外へ移動していると考えられています。
つまり、地表から見れば「出口なし」でも、地下水まで含めれば水循環の出口が存在することがあります。
クレーターレイクでは蒸発より浸透の方が大きい
アメリカ・オレゴン州のクレーターレイクも、地表を流れ出す川を持たない湖として知られています。
USGSの水収支研究では、クレーターレイクは年間の水供給量が蒸発量を上回るため、その差の多くが地下への浸透によって失われていると推定されています。
これは、「出口のない湖＝乾燥地域の塩湖」とは限らないことを示す例です。地下への浸透が十分にあれば、水はたまり続けず、湖水も比較的淡水の状態を保つことができます。
雨が多い年には一時的に水位が大きく上がる
水収支は毎年同じではありません。
雨や雪解け水が多い年には流入量が増え、蒸発や浸透だけではすぐに相殺できず、水位が上がることがあります。反対に干ばつが続けば、水位は大きく下がります。
閉鎖湖は開放湖より水位変動が大きくなることがあります。流出河川がないため、増えた水を川からすぐ外へ逃がすことができないからです。
そのため「水があふれ続けない」といっても、水位がほとんど一定という意味ではありません。数年から数十年単位で大きく変動する湖もあります。
本当に流入が多すぎればあふれることもある
出口のない湖が絶対にあふれないわけではありません。
非常に湿潤な時期が長く続き、流入量が蒸発や地下浸透を大幅に上回れば、水位は上昇します。そして湖面が盆地の最も低い縁を越えれば、そこから水が流れ出します。
その状態が続けば、その湖は少なくともその期間は表面流出を持つ湖になります。地質時代には、現在の閉鎖湖が過去の湿潤期に周囲へあふれた例もあります。
つまり「閉鎖湖」とは永遠にあふれない湖ではなく、現在の気候と地形の条件では、通常の水収支で表面流出が生じていない湖ということです。
出口のない湖で塩分が高くなりやすい理由
蒸発が主な出口の湖では、水だけが大気へ出ていき、河川や地下水が運んできた塩類は湖に残りやすくなります。
そのため、長い時間をかけて塩類が濃縮され、塩湖になることがあります。
一方、クレーターレイクや摩周湖のように地下への浸透がある湖では、水とともに溶存成分も外へ移るため、必ずしも高塩分にはなりません。
この違いからも、目に見える流出河川がない湖でも、水がどの経路で外へ出るかが湖の性質を大きく左右していることが分かります。
まとめ
出口のない湖でも水があふれ続けないのは、地表の流出河川がなくても、蒸発や地下への浸透という別の水の出口があり、流入量と損失量が長期的に釣り合うためです。
- 「出口がない」は主に地表の流出河川がないという意味
- 乾燥地域では湖面からの蒸発が大きな水の出口になる
- 水位が上がって湖面積が広がると、蒸発の総量も増えることがある
- 地質によっては湖底や湖岸から地下へ水が浸透する
- 雨の多い年には水位が大きく上がり、渇水年には低下する
- 流入が損失を長期間上回れば、一時的に盆地の縁からあふれることもある
湖は、水をためるだけの器ではありません。雨、川、地下水、蒸発、浸透が常に出入りする水循環の一部です。目に見える川の出口がなくても、その水収支が釣り合うことで、湖はあふれ続けずに存在できるのです。
参考資料
- 日本地理学会「日光白根山五色沼における水質および水収支」
- 日本地理学会「閉塞湖・摩周湖における湖水浸透を伴う水循環と周辺湧水の滞留時間」
- U.S. Geological Survey「Salinity and hydrology of closed lakes」
- U.S. Geological Survey「Hydrology of Crater, East and Davis Lakes, Oregon」
コメント