カリフォルニアの地形と気候、ついでに海流も

カリフォルニアの植生は、大地形とそれに影響される気候によっておおまかなパターンが決まっている。

カリフォルニア州は東西約３００ｋｍ、南北約１３００ｋｍに渡る。南北に長いので、一番南（北緯３２度）と北（北緯４２度）ではずいぶん気温が違う。ここではセントラルバレーがある範囲、北緯３５度から４０度までの範囲を考える。

まず大地形。海岸（西）から内陸（東）に向かって、ほぼ１００ｋｍずつの３つの帯状の地帯に分けられる。海岸山地(Coast Ranges)、セントラルバレー(Central Valley)、シエラネバダ山脈（Sierra Nevada）である。

日本上空と同じように大気は西から東へ移動する。太平洋上の湿った空気は、まず海岸山地を越えて上昇する際に降水をもたらす（断熱膨張による気温低下で飽和水蒸気量が低下、水蒸気が凝固して雲を生じる）。この降水後の乾いた空気が下降していくため、セントラルバレーは乾燥気候になる。同様に、セントラルバレー上の乾いた空気は、東にあるシエラネバダを越えていく。シエラネバダは海岸山地より高いので、海岸山地よりも乾いた空気であっても降水をもたらすことができる。シエラネバダを越えた空気はいっそう乾いた状態で東斜面をグレートベースン（Great Basin）へと下降していく。

北緯３７～３８度の部分で、気象データを見てみる。

 

海岸のサンフランシスコ（標高２ｍ）。

　年平均気温：１３．９℃、年降水量：４９７mm

海岸山地のタマルパイス山（標高２９０ｍ）

　年平均気温：データなし、年降水量：１０９８mm

セントラルバレーのマーセド（標高４６ｍ）。

　年平均気温：１６．５℃、年降水量：３０５mm

シエラネバダ西斜面のヨセミテバレー（標高１２００ｍ）。

　年平均気温：１１．９℃、年降水量：９２６mm

シエラネバダ東麓のビショップ（標高１２６０ｍ）。

　年平均気温：１３．３℃、年降水量：１３７mm

 

サンフランシスコの気温が低いのは、沿岸を流れる寒流（カリフォルニア海流、California Current）のため。太平洋上を西からやってくる湿った空気は、まずこの寒流の上を通るので、冷やされて霧を生じる。こうやってできる霧を「移流霧」と呼び、日本では三陸～北海道東岸に発生するそうだ。サンフランシスコも'Fog city'と呼ばれるほど霧が多いらしい。下の写真はサンフランシスコの南にあるタマルパイス山から北を向いて撮った写真。西（右）の太平洋側から霧が押し寄せてきている。左の奥にサンフランシスコの街のビル群が霧の上に突き出ているのがわかるだろうか？有名なゴールデンゲートブリッジはその手前の霧の中に沈んでいることになる（晴れていても陸地の陰になって見えないのかもしれないが・・・）。

 

サンフランシスコの年降水量約４９７mmというのは、ちょうどぎりぎり森林が成立できない境界条件に近いようだ。年降水量５００～９００mmの範囲では、地形や山火事の影響によって、チャパラル（低木林）、ウッドランド（疎林やサバンナ）、森林のいずれかになる。ヨセミテバレーやタマルパイス山のように年降水量が９００mm以上あれば、針葉樹林が成立する。「生態学的階段」があるフォートブラッグの年降水量は９７８mm、ミューア・ウッズが９３０mmである。セントラルバレーからシエラネバダを登っていくと、また、セントラルバレーから海岸へと海岸山地を横断していくと、チャパラル→ウッドランド→針葉樹林と植生が移り変わっていくのが観察できる。

 

下は海岸山地の牧場の中に立つ木から地衣類（lichen）のサルオガゼ（Usnea sp.、英名はOld Man's Beard, Beard Lichen, Treemosｓ）が垂れ下がっている様子である。マレーシアのキナバル山だと亜高山帯（標高３０００ｍ程度）で同じような状態を目にする。場所はCloverdaleからFort Braggへ抜けるState Highway 128沿い。北カリフォルニアの海岸山地では霧による「水平降水」がかなりの量にのぼるかもしれない。オレゴン州に近い海岸では、年間の「全降水量」の３４％を霧が占めると報告されている（Dawson 1998, Oecologia 117: 476-485）。

 ちなみにこの木はBiglealf maple (Acer macrophyllum)。なぜかこの種でサルオガゼの生育が顕著。カリフォルニアには４種のカエデ属があるが、その中で一番普通種。アメリカ全体では１４種ある。ＡＰＧではカエデ科(Aceraceae)をムクロジ科（Sapindaceae）に含める。

 

ここまで気候について年平均気温と年降水量だけ見てきたが、特に降水量は日本と単純に比較はできない。というのも、カリフォルニアは地中海性気候で、夏は極端に雨が少なく、逆に冬には大雨になることもある冬雨型だからだ。なので、夏雨型の日本と同じ年平均気温と年降水量であっても、カリフォルニアのほうがずっと乾燥していることになる。また、気温の季節変化が日本よりずっと穏やかなため、同じぐらいの年平均気温の場所の冬の降水を比較すると、日本では雪でもカリフォルニアでは雨になる。下の写真は、北カリフォルニアの海岸山地Navarro River沿いのレッドウッド林のようす。どの木も地上５０ｃｍぐらいのところまでが白くなっていて、冬には洪水が起こるのではないかと推測される。この場所に近いFort Braggの年平均気温は１１．８℃、年降水量は９７７．５mmで、ヨセミテバレーとほぼ等しい（海洋性気候のため、気温の季節変化はさらに穏やか）。

 

ヨセミテバレーや Fort Braggと年平均気温と年降水量が似た場所を日本で探すと長野市付近になる。長野の年平均気温は１１．７℃、年降水量は９０１mmである。長野は北海道東部とともに日本で一番降水量が少ない場所で、なおかつ気温は北海道東部より高いので、乾燥の程度はより強いことになる。 それでも山火事が頻繁に起こるという話は聞かない。日本が夏雨型のためだ。以下に月別の平均気温（℃、上）と降水量（mm、下）を示す。カリフォルニアは気温の年変動が少なく、降水は極端な冬雨型であることがわかる。日本ほど夏は暑くないが、何しろ降水量が少ない。夏に山火事が起こるはずである。カリフォルニアの植生を見るときには常に山火事の影響を考慮する必要がある。

 

長野 （北緯３７°標高４１８ｍ）年平均気温：１１．７℃　年降水量：９０１mm

１月　２月　３月　４月　５月　６月　７月　８月　９月　10月　11月　12月

-0.7  -0.3   3.4   10.5  15.7  19.9   23.6   24.9   20.1  13.5    7.4    1.9      

44.2　47.5　53.6　59.5　76.0  114.7 137.1  95.0  130.1  70.2  40.9  38.2      

 

ヨセミテバレー （北緯３８°標高１２００ｍ）年平均気温：１１．９℃　年降水量：９２６mm

１月　２月　３月　４月　５月　６月　７月　８月　９月　10月　11月　12月

  2.9　  5.3　  7.0   10.1　14.0  18.3  22.0  21.8   18.6   13.6   6.8    2.7

156.7  154.5  132.0  81.4　38.0  15.1   9.3   4.5　17.0  41.6 105.8 168.9

 

フォートブラッグ （北緯４０°標高３６ｍ） 年平均気温：１１．８℃　年降水量：９７８mm

１月　２月　３月　４月　５月　６月　７月　８月　９月　10月　11月　12月

 9.2　  9.7 　10.1　 11.0  12.0  13.5  14.0  14.2   14.5   13.0   11.2   9.0

183.5 147.9 138.7　73.2  35.8  12.4   2.3   5.8   14.1   70.6  120.0  172.1 

山地針葉樹林

おもしろかったもう一つの場所は、ヨセミテ国立公園のMaliposa Groveです。ヨセミテの中心部Yosemite Valleyから車で南に1時間ほどの場所です。ヨセミテで唯一？ジャイアントセコイア（Sequoiadendron giganteum）が見れる場所で、Grizzly Giantという巨木があります。しかし、おもしろかった理由はそのためではなく、ジャイアントセコイア以外の針葉樹が多数混交していたことです。マツも2種ありました。左側の葉が短くて緑色が鮮やかなのが五葉松のSugar pine (Pinus lambertiana)、右側の葉が長くてくすんだ色のほうは三葉松のPonderosa pine (Pinus ponderosa)です。前者は高標高に多く、後者は低標高に多いのですが、ちょうどここでは両者が共存しています。

 

Sugar pineの松ぼっくりはとてつもなくデカイ！下から見上げてもはっきりわかります。

 

ここでは、最近山火事が起こったようで、山火事跡の谷部のギャップでジャイアントセコイアの稚樹が育っていました。ジャイアントセコイアの世代交代には山火事が必要だそうで、近年は山火事を防ぐことはせずに、山火事が起きても放っておくようです。ギャップでしかも土壌が湿った条件というきわめて特殊な条件が必要なわけですから、ジャイアントセコイアの分布がごく限られているのも当然です。写真ではわかりにくですが、ジャイアントセコイアの稚樹のまわりは雪解け水で水浸しになっていて、トクサがびっしり生えています。

一番の優占種はWhite fir (Abies concolor)、下層に多いのはIncense ceder (Calocedrus decurrens)です。5種もの針葉樹が同所的に共存していることになります。広葉樹は人の背丈以下のものしか見かけませんでした。文字通りの針葉樹林です。

 

ヨセミテは純粋に景色だけ見ていてもすばらしいです。さすがにアメリカ屈指の観光地だけのことはあります。下の写真がYosemite Valleyです。あ、野暮なことを言わせてもらうと、この谷を埋め尽くしている針葉樹のほとんどはponderosa pineだと思われます・・・。この見事なＵ字谷は、氷河によって形成されたそうです。むき出しになっている岩は花崗岩です。屋久島の千尋の滝を思い出します。屋久島の場合は氷食ではなく「雨食」地形ですが・・・。

 

北部海岸針葉樹林：生態学的階段

カリフォルニア旅行で一番面白かった場所のひとつが、北部海岸Fort Bｒagg付近のJug Handle State ParkのEcological Staircase＝「生態学的階段」です。３段の海岸段丘があり、海岸から奥の段に行くに従い、約10万年ずつ土壌が老化していきます。30万年が経過した３段目では、表層土壌から栄養塩が溶脱し、しかもその下にhardpanと呼ばれる硬い不透水層ができているため、樹木の根が土壌深くの栄養塩を利用することができず、極端な貧栄養条件となっています。そのため、樹木の成長が抑制され、pygmy forestと呼ばれる貧弱な森林が成立しているのです。

 

1段目です。Bishop pine（Pinus muricata）が優占します。Grand fir (Abies grandis)、Sitka spruce (Picea sitchensis)、Western hemlock (Tsuga heterophylla)、Douglas fir (Pseudotsuga menziesii)も混交します。Piceaがあるのは意外ですが、カリフォルニアではちょうどこのあたりがPiceaの南限のようです（なぜかシエラネバダにはない；ロッキー山脈やアパラチア山脈ではもっと南まで分布していて、メキシコの山地にもあるらしい）。北カリフォルニア海岸部は沿岸を流れる寒流の影響で結構寒いです。霧が多いらしいです。日本でいうと釧路とか三陸がちょっとそういう感じかもしれません。海岸山地を越えて内陸部に行くとrain (fog?) shadowになり、乾燥して気温も上がります。

 

2段目です。Redwood (Sequoia sempervirens)が出現します。レッドウッドは潮風に弱いため、あまり海岸に近いところには生えられないようです。

 

いよいよ３段目のpygmy forestです。優占種は、１～2段目と同じBishop pineなのですが、貧栄養土壌のため矮性化しています。高い木は、たまたまhardpanを突き破って根を伸ばすことができた個体だと言われています。その他の優占種は、Bolander pine (Pinus contorta subsp. bolanderi)とPygmy cypress(Cupressus goveniana subsp. pigmaea)です。1段目から合計すると、自生の針葉樹が合計8種もありました！

 

pygmy forestの表層土壌は栄養塩が溶脱したため白くなっており、ポドゾル化しています。白い層の下の赤っぽい部分が石のように硬くなったhardpanの層です。