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― 2500 年までの予測で明らかになった深海の炭素蓄積と海洋生態系へのストレス―

二酸化炭素排出を抑えても、海洋への影響は数世紀にわたって続く
― 2500 年までの予測で明らかになった深海の炭素蓄積と海洋生態系へのストレス―

ポイント

  • 地球システムモデル※１）を用いて、二酸化炭素排出量の異なる複数の共有社会経済経路シナリオ※２）について、西暦 2500 年までの数値シミュレーションを実施し、大気中の二酸化炭素濃度が安定あるいは低下した後も、人為起源炭素※３）の海洋内部への蓄積や、海洋生態系へのストレスの変化が数百年にわたって続くことを示しました。
  • 高排出シナリオでは、海洋への人為起源炭素の蓄積による二酸化炭素緩衝能力の低下※４）と、海洋成層の強化による表層へのアルカリ度供給の減少※５）が、長期的な表層海洋の二酸化炭素分圧の上昇に寄与することを明らかにしました。
  • 海洋の生物生産※６）は、大気中の二酸化炭素濃度が産業革命前の約 3 倍に達する水準を境に増加から減少へ転じ、この転換が大西洋子午面循環※７）の弱化と、それに伴う海洋表層への栄養塩※８）供給の変化に密接に関係することを明らかにしました。

概要

　富山大学学術研究部理学系の小林英貴特命助教、国立環境研究所の横畠徳太主席研究員、千葉大学の山本彬友准教授、海洋研究開発機構の羽島知洋主任研究員、建部洋晶主任研究員、東京大学大気海洋研究所の岡顕准教授、東北大学・海洋研究開発機構変動海洋エコシステム高等研究所（WPI-AIMEC）の Keith B. Rodgers 教授からなる研究グループは、地球システムモデル「MIROC-ES2L」を用いて、二酸化炭素排出量の異なる複数の共有社会経済経路（SSP）シナリオに基づく西暦 2500 年までの数値シミュレーションを行い、海洋炭素循環と生物地球化学環境の長期的な変化を解析しました。解析の結果、海面から取り込まれた人為起源炭素は、大気中の二酸化炭素濃度が安定あるいは低下した後も深海へ運ばれ続け、海洋の変化が数百年にわたって継続することが明らかになりました。特に高排出シナリオでは、人為起源炭素の蓄積による二酸化炭素緩衝能力の低下に加え、海洋生態系を支える表層の生物生産量や海洋生態系へのストレス※９）にも大きな変化が生じました。一方、低排出シナリオでは、これらの変化がより早く収まり、海洋環境が回復に向かう可能性が示されました。本研究は、気候変動に対する海洋の応答が数百年にわたって続くことを踏まえ、2100 年以降も見据えた長期的な視点で将来の気候変動を考える必要性を示しています。本研究成果は、「Biogeosciences」に 2026 年 11 月 11 日（水）（日本時間）に掲載されるとともに、同誌の「Highlight Paper」に選定されました。

用語解説

※１）地球システムモデル（Earth System Model）
大気、海洋、陸域、生態系、炭素循環など、地球システムを構成するさまざまな要素と、それらの間の相互作用をコンピューター上で表現する数値モデルです。

※２）共有社会経済経路（SSP, Shared Socioeconomic Pathways）シナリオ
将来の社会や経済の発展、それに伴う温室効果ガス排出量などを想定した、将来の気候変動を調べるためのシナリオです。

※３）人為起源炭素
地殻が引き裂かれるように伸びて作られる細長い凹地状の構造であり、地溝とも呼ばれる。地殻が薄くなり沈降することで作られる。

※４）海洋の二酸化炭素緩衝能力の低下
海洋の二酸化炭素緩衝能力とは、海水が取り込んだ二酸化炭素を、重炭酸イオンや炭酸イオンなどの別の化学的な形に変えて蓄えることで、海水中の二酸化炭素分圧の上昇を抑えるはたらきです。これにより、海は大気中からさらに二酸化炭素を吸収することができます。しかし、海洋に炭素が蓄積するにつれてこの能力は低下し、二酸化炭素を吸収しにくくなります。

※５）アルカリ度供給の減少
温暖化によって海洋表層の水温が上昇し、海の表層と深層が混ざりにくくなり、深層に多く存在するアルカリ成分が表層へ供給されにくくなります。アルカリ度は海水が酸性化するのを防ぐ「緩衝力」であり、アルカリ度が高いほど取り込んだ二酸化炭素を重炭酸イオンや炭酸イオンとして蓄えやすくなります。そのため、成層の強化によって表層のアルカリ度が低下すると、海水中の二酸化炭素分圧が上昇しやすくなり、海洋の二酸化炭素吸収能力が低下します。

※６）生物生産
植物プランクトンなどが光合成によって有機物をつくるはたらき。つくられた有機物は海洋生態系の食物のもととなり、その一部は海洋内部へ運ばれて炭素の貯蔵にもつながります。

※７）大西洋子午面循環（AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation）
北大西洋での海水の沈み込みを伴い、大西洋の表層と深層をつなぐ大規模な海洋循環。暖かい表層水が北上し、形成された深層水が南下することで、南北方向の熱輸送や、炭素・栄養塩の分布に重要な役割を果たします。

※８）栄養塩
植物プランクトンの成長に必要な物質で、主に硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩などを指します。海洋では、深い海から表層に供給される栄養塩が、植物プランクトンによる生物生産を支えています。

※９）海洋生態系へのストレス
海洋生物の生息や成長に影響を与える環境要因。本研究では、海水温の上昇、酸性化、貧酸素化、炭酸カルシウム飽和度の低下、栄養塩の減少を対象としています。

研究内容の詳細

二酸化炭素排出を抑えても、海洋への影響は数世紀にわたって続く
― 2500 年までの予測で明らかになった深海の炭素蓄積と海洋生態系へのストレス―[PDF, 1MB]

論文情報

論文名

Multi-centennial ocean biogeochemical responses to extended Shared Socioeconomic Pathways

著者

Hidetaka Kobayashi, Tokuta Yokohata, Akitomo Yamamoto, Tomohiro Hajima, Hiroaki Tatebe, Akira Oka, Keith B. Rodgers

掲載誌

Biogeosciences

DOI

https://doi.org/10.5194/bg-23-7807-2026

お問い合わせ

富山大学　学術研究部理学系
特命助教 小林　英貴（こばやし　ひでたか）

  • TEL:076－411－4801
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