南極海の炭素「異常」により、どのモデルがまだ見逃せる可能性があるかが明らかに

南極大陸を堀のように取り囲む南極海の冷たい海は、世界の海の中で最も探検も理解もされていない。この海が、その不気味な海流と、大気から熱と二酸化炭素を吸収する驚異的な能力によって、地球の気候の調整に大きな役割を果たしているということも私たちは知っているので、これは明らかです。南極海は世界の海洋面積の約 25 ～ 30% を占め、人間が排出する二酸化炭素の約 40% を海洋が吸収します。海のこの能力は主に、より暖かく、塩分が多く、炭素が豊富な貯留層の上に蓋のように置かれている、冷たくて比較的新鮮な表層から来ています。この仕組みにより、海洋は排出するよりもはるかに多くの二酸化炭素を閉じ込めることができます。淡水の流入、風のパターンの変化、循環の変化などが原因である可能性があるこの層のわずかな変化でさえ、海が緩衝材として機能し続けるか、それとも恐ろしい新たな大気二酸化炭素源となるかが変わる可能性があります。20年近くにわたり、科学者たちは気候変動における海洋の役割を理解するためにコンピューターモデルを使用してきた。そのモデルは、世界が温暖化するにつれて南極海が沈下しにくくなる可能性があると主張してきた。具体的には、西風が強くなり、大気中の温室効果ガスが増加すると、より多くの炭素を豊富に含む深層水が地表に向かって汲み上げられ、それによって二酸化炭素が空気中に放出され、海洋の地球温暖化を緩和する能力が低下するだろうとモデルは述べている。しかし、新しいデータによると、まったく逆のことが起こっていることが判明した。2000 年代初頭以来、科学者たちは、南極海が吸収する炭素の量が減少しているのではなく、増加していることを発見しました。ドイツのヘルムホルツ極地海洋研究センターとミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学の研究者らによる海洋化学の新たな長期分析は、この予想外の回復力についてこれまでで最も明確な説明を提供した。研究者らは、気候モデルは物理学の重要な部分を正確に捉えていたものの、予測した弱体化を一時的に覆い隠す強力な表面プロセスをモデルが見逃していたと述べた。チームの調査結果は、 自然 気候変動 10月に。カーボンシンクモデルの推論は物理的に正しいものであったため、科学者にはそれらを疑う理由はありませんでした。温室効果ガスの濃度が上昇し、オゾン層が薄くなるにつれて、南半球の西風が強まり、極方向に移動することになりました。この変化は、南極海の湧昇がより強力になること、つまり、より深部の二酸化炭素を含んだ海水が地表に向かって上昇することを意味するだろう。「初期の気候モデルにおける重要な仮定は、南極海の子午線逆転循環の激化である」と、新しい研究の共著者であり、前述の機関の海洋学者であるレア・オリヴィエ氏は述べた。 「そうなると、深海からさらに多くの水が大気と接触し、その結果、南極の炭素吸収源が弱体化することになるだろう。」そのためモデルは、風が強くなるにつれて南極海からより多くの炭素が排出され始め、おそらく気候変動が加速する可能性があると予測した。南極海全体の数十年にわたる水路測定を使用した新しい分析は、深海が実際に上昇していることを報告しました。具体的には、もともと溶解した無機炭素が豊富で、その上の層よりも暖かい周極深層水が、1990年代以来約40メートル上昇した。これにより、地下の二酸化炭素圧力が約 10 マイクロ気圧増加しました。これはモデル予測と一致する変化です。「この研究で最も驚いたのは、私たちが予想していた信号がそこにあったということだった――まさに地下層に……深海がどんどん地表に近づき、ゆっくりと、しかし確実に、それまで存在していた水と入れ替わっていったのだ」とオリヴィエ博士は語った。モデルたちが見逃していたもの当時でも海は二酸化炭素をさらに排出していなかったが、ドイツのチームはその理由を表層の淡水の薄い層で発見した。過去数十年にわたり、降雨量の増加、海氷の輸送、南極の氷河からの解け水の増加のおかげで、南極海はより新鮮になっています（または塩分が少なくなってきています）。新鮮な水は軽いです。それが表面に蓄積すると、層構造、つまり、より冷たくて浮力のある表面を、その下の暖かくて塩分の多い海から分離する層の量が強化されます。この成層により、深層からの炭素を豊富に含む水が大気中に露出することがなくなりました。代わりに、それは地表下100〜200メートルに閉じ込められているようです。オリヴィエ博士によれば、この力間の競合する相互作用はまさにモデルが捉えるのに苦労したものである、「私たちには2つの競合するメカニズムがあります。それは深層水を上昇させる湧昇と、垂直方向の交流を妨げる層構造です。私の推測では、南極海の層構造は時々誤って表現されているのではないかと思います。」実際、この層の存在を捉えるのは非常に困難です。層別化は、非常に異なるスケールで起こっている多くのプロセスによって支配されています。オリヴィエ博士は、これは主に渦巻きと棚氷空洞の複雑な物理学によるものだと述べた。渦巻きの幅はわずか数キロメートルですが、氷の空洞はそれよりずっと大きいです。「データの欠如も影響しています」と彼女は付け加えた。つかの間の猶予新しい研究は、現在の状況が続かない可能性があることを強調しました。 2010年代前半あたりから、成層層は薄くなり始めた。最近の観測では、南極海の一部で表面の塩分濃度が再び上昇していることが示されており、蓋が薄れつつある可能性があることが示唆されている。「強い層別化が見られますが、それはますます浅くなっています」とオリヴィエ博士は説明しました。 「強風は、成層層の下や暖かく、塩分が多く、二酸化炭素が豊富な深海に容易に到達する可能性があります。これらの水が一旦混合すると、上層を再成層するのは難しくなります。」言い換えれば、予測された炭素吸収源の弱体化が再び現れる可能性があり、おそらく（現在の）予想よりも早く起こる可能性があります。二酸化炭素の深層貯留層は、以前よりもすでに地表に近づいています。したがって、層状構造がさらに浸食されると、数十年前にモデルが地表に現れると予想していた炭素が突然現れる可能性があります。しかし研究者らは、モデルの信頼性を損なうのではなく、研究結果はモデルがいかに重要であるかを裏付けるものだと述べた。彼らの予測は、科学者が観察する必要があるプロセスに政策の関心を向けるのに役立ち、最終的に南極海がなぜ予想外の動きをしたのかを説明するのに役立ちました。教訓は単純です。モデルは脆弱性を明らかにします。観察により例外が明らかになります。そして地球の気候システムはその中間に位置します。次に何が起こるかを知るために、科学者は世界で最も過酷な環境の一つで年間を通じて継続的な観察を行う必要もあります。今後数十年で炭素を吸収するか放出するかによって、地球の将来が大きく変わる可能性があり、私たちのモデルが一見小さな海の進化にどれだけうまく対応できるかがわかります。アシュミタ・グプタはサイエンスライターです。 公開 - 2025 年 12 月 22 日午前 6:00 (IST) #南極海の炭素異常によりどのモデルがまだ見逃せる可能性があるかが明らかに