オックスフォード大学の研究者らは、北極の気温の上昇が岩石の風化を加速させ、より多くの二酸化炭素を放出し、気候変動に寄与することを発見した。彼らの研究は、マッケンジー川流域からの二酸化炭素排出量が2100年までに倍増する可能性があることを示唆しており、硫化物の風化を気候モデルに組み込むことの重要性を強調している。
オックスフォード大学地球科学部の研究者らは、気温の上昇がカナダ北極の岩石の風化を加速させ、正のフィードバックループを生み出し、その結果、大気中への二酸化炭素の放出量が増加することを示した。この研究は Science Advances に掲載されました。
風化による大気中の二酸化炭素の潜在的な寄与を理解することは、地表気温が地球平均のほぼ 4 倍の速さで上昇している北極のような影響を受けやすい地域では特に重要です。 1 つの方法は、特定の鉱物や岩石が大気中の酸素と反応し、一連の化学反応を通じて二酸化炭素を放出することです。たとえば、硫化鉱物（「愚者の金」など）の風化により酸が生成され、近くの他の岩石鉱物が二酸化炭素を放出します。北極の永久凍土では、気温が上昇して地面が解けると、これらの鉱物が露出し、気候変動を加速する正のフィードバックループになる可能性があります。
しかしこれまで、この反応が温度変化にどのように反応するのか、またどの程度の二酸化炭素がさらに放出されるのかはほとんどわかっていませんでした。
新しい研究では、研究者らは、カナダ最大の河川系であるマッケンジー川流域の23地点の硫酸塩（SO42-）濃度と温度の記録を使用して、気温上昇に対する風化プロセスの感受性を研究した。硫酸塩は、CO2 と同様、硫化物の風化の生成物であり、このプロセスがどの程度早く起こるかを追跡するために使用できます。
結果は、集水域全体で、温度の上昇とともに硫酸塩濃度が急速に上昇することを示しています。過去 60 年間 (1960 年から 2020 年まで) に、気温が 2.3 ℃上昇したため、硫化物の風化は 45% 増加しました。これは、風化によって放出される二酸化炭素が、北極の温暖化を加速する正のフィードバックループを引き起こす可能性があることを強調しています。
研究者らは、これらの河川の過去の記録を利用して、中程度の排出シナリオの下では、マッケンジー川流域からの二酸化炭素排出量が2100年までに倍増して年間30億キログラムになる可能性があると予測している。この変化は、カナダ国内の航空業界の例年の年間総排出量の半分に相当します。
主著者のエラ・ウォルシュ博士（研究当時、オックスフォード大学地球科学部）は、「マッケンジー地域では、穏やかな温暖化でも硫化物の酸化が劇的に増加することがわかった。これまで、硫化岩石からのCO2放出の温度感受性や、大規模かつ時間スケールにわたるその主な要因は分かっていない。」と述べた。
流域のすべての部分が同じように反応するわけではありません。岩山や永久凍土に覆われた地域では、風化は温度の影響をより受けやすくなります。研究者らは、このプロセスをシミュレーションすることで、岩石が凍結して破壊される際の断片化が硫化物の風化をさらに促進することを発見した。
対照的に、泥炭地で覆われた地域では、泥炭が岩盤をこのプロセスから保護するため、気候が温暖化するにつれて硫化物の酸化の増加が遅くなります。
共著者のボブ・ヒルトン教授（オックスフォード大学地球科学部）は、「北極の広大な地域にわたる将来の気候温暖化は、硫化物の酸化速度をさらに高め、地域の炭素循環収支に影響を与える可能性がある。これを発見した今、私たちはこれらの反応を遅らせる方法を理解するために取り組んでおり、泥炭地の形成は硫化物の酸化プロセスの減少に役立つようだ」と述べた。
北極には同様の環境が数多くあり、岩石の種類、露出した岩盤の割合が高いこと、永久凍土の広い領域が組み合わさって、気候温暖化が硫化物の風化の急速な増加につながる条件を作り出している。したがって、この影響はマッケンジー川流域に限定されない可能性が高い。
研究者らは、この研究が、気候変動の予測に役立つ大規模排出モデルで硫化物の風化を考慮することの価値を浮き彫りにしたと考えている。
編集元/SciTechDaily
DOI:10.1126/sciadv.adq4893