南極海はこれまで考えられていたよりも25％多くの二酸化炭素を吸収する

この研究のデータを収集するフラックス システムは現在、新しい調査船である RRSS サー デビッド アッテンボローで使用されています。写真は、RRSS サー・デイビッド・アッテンボローが 2024 年の南極調査航海中に使用した二酸化炭素フラックス システムを示しています。写真提供者: Tom Bell/PML

イースト・アングリア大学（UEA）とプリマス海洋研究所（PML）が主導した新たな研究で、南極海はこれまで考えられていたよりも多くの二酸化炭素（CO2）を吸収していることが判明した。

科学者たちは、大気と海洋の間の二酸化炭素の交換、つまりフラックスを直接測定することにより、南極周辺の海が船上のデータに基づいて間接的に推定されたよりも 25% 多い二酸化炭素を吸収していることを発見しました。

南極海は、人間の活動によって排出される二酸化炭素を吸収する上で重要な役割を果たしており、これは地球の気候を制御する上で重要なプロセスです。ただし、この磁束の大きさと変動には大きな不確実性があります。

これまで、海洋表層二酸化炭素アトラス（SOCAT）の調査船や無人帆船から収集されたデータ、海洋に配備されたプロファイリングブイから得られたデータ、全球海洋生物地球化学モデルなどの船上測定を使用して推定されてきました。これらの異なる方法は、推定結果に大きな違いをもたらします。

新しい研究では、渦共分散と呼ばれる新しい技術（船のフォマストに取り付けられたフラックスシステム）を使用して、この地域での7回の遠征航海中に大気と海の二酸化炭素フラックスを直接測定しました。

Science Advances誌に掲載されたこの研究結果は、南極海が夏には強力な二酸化炭素吸収源である可能性が高いことを示唆しており、プランクトンデータとモデルシミュレーションに基づくはるかに弱い推定値に疑問を投げかけており、著者らはこの推定値は観測された二酸化炭素摂取量を「大幅に過小評価している」としている。

著者らは、この違いは海洋表層の温度変化と、長すぎる平均時間スケールや長すぎるサンプリング間隔などの解像度の限界を考慮することで説明できると示唆しています。

新しい発見が気候モデルに与える影響

UEA 海洋大気科学センター (COAS) および PML の筆頭著者である Yuanxu Dong 博士は、現在、フンボルト財団の奨学金によってキールにある GEOMAR ヘルムホルツ海洋研究センターで働いています。同氏は、「南極海における既存のフラックス生成物を評価するために、多数の大気海洋CO2フラックス直接観測が利用されたのはこれが初めてである。我々の結果は、南極海がこれまで認識されていたよりも多くのCO2を吸収している可能性があることを示す直接的な観測証拠を提供するものである」と述べた。

「地球の気候を評価するためには、南極海 CO2 吸収源の正確な定量化が極めて重要です。しかし、南極海は CO2 吸収量の推定において最も不確実性が最も高い地域です。私たちの研究により、この不確実性が軽減され、南極海 CO2 吸収量の理解が深まりました。将来の推定値には、温度調整と高解像度の再構築とモデリングを含めることをお勧めします。」

研究チームには、ドイツのアルフレッド・ウェゲナー研究所とマックス・プランク研究所、ベルギーのフランダース海洋研究所、米国のハワイ大学の科学者も含まれており、既存のCO2フラックス推定値の不一致を調査し、渦共分散フラックス観測を使用してさまざまなデータセットを評価した。

巡航データは、研究では11月から翌年4月と定義されている2019年と2020年の南極の夏の約3,300時間（約175日）の測定をカバーしており、測定地域は非常にダイナミックな前線地帯である。ブイ測定では約 10 日ごとに測定が行われるのに対し、測定は 1 時間ごとに行われます。

「南極海は重要な二酸化炭素吸収源だが、海洋が二酸化炭素を取り込む規模と場所は不明だ」と研究共著者でPMLの化学海洋学者であるミンシー・ヤン博士は述べた。 「PML の自律的な高周波渦共分散システムにより、この地域における大気海洋二酸化炭素フラックスの直接測定の数が大幅に増加しました。この論文は、大きな空間的および時間的スケールにわたる二酸化炭素フラックスの直接測定を、粗いデータ積や地球規模モデルからの推定値と比較した最初の論文です。これは、これらのデータを検証するのに役立ち、それらを改善する方法を明らかにします。」

CO2フラックス観測拡大の課題と機会

冬季にはこの地域へのアクセスが困難なため、ボートにとってデータの不足は一般的な問題ですが、ブイがこの問題を部分的に解決できます。著者らは、巡航データが夏季の南極海の一部のみをカバーしていることを認めているが、大気と海の二酸化炭素フラックスの推定値を改善するには、高品質の観測結果を生み出すための継続的な努力が重要であると述べている。

これには、より多くの船舶に調査を拡大し、特に冬季にブイや無人帆船をさらに配備することが含まれる可能性がある。無人プラットフォームによる冬季の観測を増やすことも、季節的なデータのギャップを埋めるのに役立ちます。

論文の共著者でPMLの海洋大気生物地球化学者であるトム・ベル教授は、「私たちは最近、フラックスシステムを新しい砕氷船RRSSサー・デイビッド・アッテンボローに移し、今年初めのウェッデル海での調査航海中にフラックス測定の最初のセットを収集しました。私たちは、現在の気候を監視し、将来の変化を予測するために重要であるこの貴重な研究を今後数年間継続することを目指しています。」と付け加えた。

結論と行動喚起

研究者らはまた、新型コロナウイルスのパンデミックの影響もあるが、資金の減少も関係しており、船舶による海洋表層二酸化炭素測定の数が近年急激に減少していると警告している。たとえば、SOCAT の年間データセット数は 2017 年から 2021 年にかけて 35% 減少し、南極海洋では 40% 減少しました。

英国エネルギー大学大気研究センター（COAS）のドロシー・バッカー博士はSOCATの議長を務めており、「南極海の二酸化炭素の取り込みを制限し、世界気象機関の全球温室効果ガス観測監視プログラムを支援し、気候政策に情報を提供するためには、海洋表層二酸化炭素測定とそのSOCAT合成に対する継続的かつ拡大された資金が本当に必要である。」

/ScitechDaily から編集