今地球の海で ー深層海流と塩分濃度の減少ー

　深層海流は世界各地の気候を決定する大きな要因になっています。そして今温暖化がこの深層海流に深刻な影響を及ぼし始めているのではないかといわれています。そこでまずこの深層海流とはどういうものかについて簡単に説明しましょう。

　海洋には暖かい表層水の循環と深さ数千メートルの深海を循環する深層水の2つの大きな流れがあります。一般にメキシコ湾付近の赤道域の暖かい海流は、北上するにつれて熱を放出し、冷えていきます。また海水の氷結時に排除される塩分によって、海水の塩分濃度が増加し、海水は重くなっていきます。この冷たく重くなった海水はグリーンランド周辺で、海底へ深く沈み込み、図にあるように大西洋の深さ3000m～4000mを南へ移動する深層海流となります。これはやがてインド洋と南太平洋に別れて北上します。このときにしだいに暖められて浮上し、インド洋北部と北太平洋で表層水になります。そして向きを変えて南下し、アフリカ大陸の南端を回って再び大西洋に戻ってきます。

　この深層水の動きは非常にゆっくりとしたもので、1時間にやっと1～2メートル程度です。大西洋を北から南まで縦断するだけでも100年程度かかるといわれています。しかし、この循環（熱塩循環*）のおかげで、ヨーロッパ北西部は比較的高緯度にもかかわらず気温がかなり高くなっています。大西洋を北上する表層水がグリーンランド沖で熱を放出して大気を暖めるからです。

　ところが2005年に米ウッズホール海洋学研究所は、1960年代以降、北大西洋の広い範囲に大量の真水が流れ込み、海水の塩分濃度が低下しつづけていると発表しました。この真水の流れ込みはグリーンランドの氷河の融解とその周辺海域の雨量の増加のためであり、これらはいずれも温暖化の進行に由来すると指摘されています。このように表層水の塩分濃度が低下して軽くなると、深層に沈み込むのがむずかしくなり、極端な場合には熱塩循環が停止してヨーロッパが寒冷化するおそれがあります。とくに1万年以上前の氷河期から間氷期に移行する時期にそのようなことが起こり、ヨーロッパ全体が凍りつく期間が千年近くも続いた事例があったと推測されています。

　一方、IPCCの第三次報告によれば、今世紀中に熱塩循環が完全に停止する可能性は低いようです。また循環が多少弱まっても、それに由来する寒冷化よりも温室効果ガスの増加による温暖化の方が上まわり、ヨーロッパの気温は依然として上昇すると指摘されています。しかし、グリーンランドの氷床の融解が最近速度を増しつつあることや、このような循環の停滞が地域レベルの海流にも大きな影響をおよぼすかもしれないことを考えると、今後の推移を厳しく注視する必要があるでしょう。

　*深層海流は熱循環と塩分濃度によって支配されているので、ふつう熱塩循環とよばれています。

地球温暖化と異常気象増加のメカニズム(3/3)

「地球温暖化と異常気象増加のメカニズム」第3回
元気象研究所研究室長　増田善信


◆地球温暖化とブロッキング

さて、温暖化が起こると、北極や南極など極地方は、赤道付近に比べてより急速に温暖化します。それは太陽の光を反射していた極地方の雪が、温暖化の影響で融け、太陽の光をより多く吸収するようになるからです。図は、1976年から2000年までの25年間の年平均気温のトレンド（変化傾向）を示したものです。北極および南極に近い地方ほど、気温上昇のトレンド、すなわち温暖化のトレンドが大きく、10年間で1℃の割合で上昇しています。しかし、赤道付近は僅かに上昇しているだけです。

極地方の温度が高くなると、極地方と赤道地方の間の温度差が小さくなります。すると上に述べたメカニズムでブロッキングが起こりやすくなると考えられます。東京大学気候システム研究センターの荒井美紀研究員は、4月のシベリアの気温が高い年は、その年の4月以降のブロッキングの出現頻度が平均より最大1.4倍まで増えることを明らかにして、「地球温暖化により、シベリアの雪解けが早まるため」と推定しています（2003年11月4日付「毎日」夕刊）。

しかし、まだ全球的に、地球温暖化による赤道地方と極地方の温度差の減少とブロッキングの発現頻度の増加の関係を明らかにした研究はありません。従って、まだ、「地球温暖化によってブロッキングが増加する」と確定的にいうことは出来ませんが、もし、このことが事実ならば、温暖化によって、ブロッキングが起こりやすくなり、同じような気圧配置の状態が持続する可能性があります。その結果、晴天の所は何時までも晴天が続き、酷暑とカラカラ天気の気候になり、雨の所は何時までも雨が降り、冷夏と多雨の異常気象が生まれるのではないかと考えられます。

現在、私は元の同僚と共同で、毎日の500hPaの天気図を用い、ブロッキング・インデックスを指標に、ブロッキングの発現頻度の統計をとっています。この研究が終われば、私の推論が正しいかどうかが確かめられると思っています。

※増田さんには、今月18日に開催される報告会「加速する地球温暖化と歩み始めた京都議定書」でご講演いただきます。
直にお話の聞けるこの機会をぜひお見逃しなく！
（詳しくは、下記をご覧ください。）

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　【 COP11、COP/MOP１参加報告会 】
　
　　加速する地球温暖化と歩み始めた京都議定書
　　　　
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　京都議定書が発効してから初めての国際交渉会議（COP11、COP/MOP1）が、2005年11月28日～12月10日の日程で、カナダのモントリオールで開催されました。

　世界から1万人以上が参加した今回の会議では、京都議定書の運用ルールをすべて採択し、2013年以降の議論についての道筋に合意するという大きな成果をあげました。

　一方で、地球温暖化は急速に進行しています。

　報告会では、モントリオール会議の参加報告に加え、近年の異常気象と地球温暖化との関連、また、地球の平均気温が2℃上昇することの意味について報告を行います。ぜひ、ご参加ください。

■日　　時：2006年2月18日（土）午後1時 ～4時　
■内　　容：
＜地球温暖化の影響＞
　報告1　「地球温暖化と異常気象」
　　　　　増田善信氏（元気象研究所室長、CASA会員）
　報告2　「危険な上昇レベルは2℃？」
　　　　　泉邦彦（CASA代表理事）
＜国際交渉＞
　報告3　「COP/MOP1の成果と今後の課題」
　　　　　早川光俊（CASA専務理事）
　
質疑・意見交換

■場　　所：全国地球温暖化防止活動推進センター
　　　　　（東京都港区麻布台1-11-9プライム神谷町ビル
　　　　　（財）日本環境協会内）
http://www.jccca.org/about/zenkoku/jyusyo.html（地図）
■アクセス：東京メトロ日比谷線　神谷町(1番出口)徒歩3分
■参加費：一般800円　会員500円

※報告会後、懇親会を開催する予定です。
　ご希望の方はご連絡ください。

■主　　催：
NPO法人　地球環境と大気汚染を考える全国市民会議（CASA）　
　　　　　大阪市中央区内本町2-1-19-470
　　　　　電話：06-6910-6301　　FAX：06-6910-6302
　　　　　E-mail：office@casa.bnet.jp

地球温暖化と異常気象増加のメカニズム(2/3)

「地球温暖化と異常気象増加のメカニズム」第2回
元気象研究所研究室長　増田善信


◆ブロッキングとは

ブロッキングというのは、図でモデル的に示したように、順調に西から東に移動していた偏西風の波動が、大きく蛇行して二つに枝分かれし、長時間にわたって停滞した状態になることです。丁度上層の西風ジェットの流れが妨げられるので、ブロッキングという名前が付けられました。ブロッキングが起こると、今まで周期的に変わっていた天気が周期的でなくなります。

北半球では、枝分かれした南側のジェットの北に切離低気圧が、北側のジェットの南には切離高気圧が出来ることが多い。切離低気圧の下の地上では、低気圧や前線が停滞し、悪天や集中豪雨が続き、切離高気圧の下では高気圧が出来、カラカラ晴天が長時間続きます。

ブロッキングはヒマラヤやロッキーなどの大規模な山岳や、海洋の影響も受けるので、北半球ではユーラシア大陸の東から北太平洋にかけて、ヨーロッパからロシア西部、アメリカ大陸東部からクリーンランドにかけてなど、特定の地域で多く発生する傾向があります。


◆西風ジェットとブロッキング

温暖化とブロッキングの関係を説明する前に、西風ジェットがなぜ起こるかを説明しておく必要があります。地球は太陽光によって、赤道付近が最も強く暖められ、北極や南極などの極地方はそんなに暖められませんので、赤道付近と極地方との間に大きな温度差が生まれます。この温度差を解消するために、太陽光で暖められた赤道付近のあったかい空気は上昇し、極地方に流れてゆきます。この極地方に流れてゆく風は、コリオリーの力で曲げられ西風になります。これが西風ジェットです。

西風ジェットの下の地上付近には高気圧、低気圧があります。この低気圧の前面の風（北半球では南風、南半球では北風）によって、暖かい空気が極の方へ運ばれ、高気圧の前面の風（北半球では北風、南半球では南風）によって、冷たい空気が赤道地方に運ばれ、最終的に赤道地方と極地方の温度差を解消します。

従って、赤道地方と極地方の温度差が大きければ大きいほど、大量の熱を極地方に運ばなければなりませんから、西風ジェットが強くなり、高、低気圧が発達します。反対に、赤道地方と極地方の温度差が小さければ、西風ジェットは弱くなり、ブロッキングが起きやすくなるのではないかと考えられます。


＜次回「地球温暖化とブロッキング」に続きます＞

地球温暖化と異常気象増加のメカニズム(1/3)

※元気象研究所研究室長の増田善信さんにご寄稿いただいた「地球温暖化と異常気象増加のメカニズム」についての解説を、3回に分けて連載します。


「地球温暖化と異常気象増加のメカニズム」第1回
元気象研究所研究室長　増田善信

◆大気が不安定になり集中豪雨や発達した低気圧、台風が増加

温室効果ガスが増えると、赤外放射の吸収が多くなり、地面付近の気温は上がります。その反面、成層圏では、その分だけ赤外放射が減るので、逆に寒冷化します。そのほか、フロンガスによるオゾン層の破壊で、紫外線の吸収も少なくなるので、一層成層圏の温度が下がります。上層が冷たくなり、下層が暖かくなって、上下の温度差が大きくなることを「大気が不安定になる」といいます。

図は1957年以後の対流圏と成層圏の気温変化を示したものです。地上気温は1965年頃から年々上昇しはじめ、この35年で約0.6℃上昇しました。地球温暖化の影響だと考えられています。

一方、成層圏では、エルチチョンやピナツボなど大きな火山が噴火したときは、成層圏の気温が一時的に上昇していますが、全体として年々気温が下がり、この35年間で約3℃も低下しています。

その結果、年々上下の温度差が大きくなって、大気が不安定になっています。大気が不安定になればなるほど、強い上昇気流が起こり、集中豪雨など、豪雨が頻発し、台風や低気圧も発達し易くなります。最近の異常気象の激増は、地球温暖化によって大気が年々不安定になってきたためだと考えられます。


◆異常気象とブロッキング

しかし、大気の不安定化だけでは異常気象は説明できません。異常な状態が何日も続いたときに異常気象が起こるのです。例えば、地球全体は温暖化しているといわれているのに、昨年（2005年）12月には日本は記録的な低温と大雪に見舞われました。また2003年は、日本付近は極端な冷夏でした。一方、フランスなどヨーロッパは、熱中症で死亡する人が続発したように、酷暑でした。ところが2004年は、逆に日本の7月は酷暑で、ヨーロッパはそんなに暑い夏ではありませんでした。このような異常気象は大気が年々不安定化しているということだけでは説明できません。

1日や2日暑くても、翌日は寒くなるように、天気が周期的に変われば、酷暑や冷夏は起こりません。問題は同じような天気が何日も続くことです。昨年の台風がほとんど同じようなコースを通って日本に襲来したのも、同じような気圧配置が続いていたからです。このような同じような気圧配置が続くことをブロッキングといいます。温暖化が起こると、ブロッキングが起こりやすくなるのではないかと考えられています。

＜次回「ブロッキングとは」に続きます＞

今地球の海で ―上がる海水温度―

　米ワシントン大学の研究グループは昨年9月に、世界の海面温度は1950年からの約50年間で約0.5℃上昇していると発表しました。また米海洋大気局（NOAA）は、この温度上昇をすべての海水温度に平均すると、約0.037℃の上昇になると計算しています。

みなさんはこの温度上昇の幅を小さな数字だと思われますか？一般に海水は空気に比べて約1000倍もの熱を蓄えることができると言われています。そこでこの海水温の上昇分を大気に戻した場合、 なんと大気中では約40℃もの温度上昇をもたらすことになります。すなわちこのわずかだと思われる0.037℃という温度上昇は、じつは膨大なエネルギーの吸収を意味しているのです。そしてこのエネルギーの一部が強い台風やハリケーンを多発させると考えられています。

　ところで国立環境研究所などの報告を見ると、日本でもこのまま温暖化が進めば2100年には日本海沿岸の海面水温が約3℃上昇すると予測されています。これによって自然災害の激発と共に生態系への影響が危惧されます。たとえば昨年10月、北海道大学大学院の山中康裕助教授は温暖化の影響で植物、動物プランクトンの減少により、今世紀末にはサンマが10センチくらいの大きさになってしまい、漁場も遠ざかるのではないかという研究結果を発表しました。

　しかし生態系への影響はかならずしも遠い将来のことではなく、2004年末に熱帯に生息するオニヒトデが紀伊半島南端で大発生して、テーブルサンゴなどへの食害が深刻化したこと、あるいは海水温上昇により沖縄のサンゴの白化が進んでいることなどをニュースなどで耳にしている方も多いのではないでしょうか。一方、昨年11月にはWWFが、このまま海水温度の上昇が続くと、米国やカナダの周辺海域では、比較的低温を好むタラやカレイ、スズキなどの魚の資源量が大幅に減少し、その分布も大きく変化するという報告書を出しています。このように私たちに身近な魚についても温暖化によると考えられる悪影響が憂慮されます。

海の酸性化が進み、生態系に影響

　現在、大気中に放出される二酸化炭素のうち、約1/2は海水に溶け込んでいます。ですから大気中の二酸化炭素濃度が増加すると当然ながら海水に溶け込む二酸化炭素の量も増えていきます。また気体は一般的に溶け込む液体の温度が低いほど溶解度が大きくなるため、この酸性化の影響はより温度の低い海域、つまり南極海や北太平洋の海域で深刻になると予測されています。

　そしてこのほど、日米欧など9カ国の国際研究チームが9月29日付けの科学誌「ネイチャー」に、この海の酸性化による生態系への影響についての発表をしました。

　それによると今現在海水面付近は、pH8.1程度の弱アルカリ性を呈していますが、大気中の二酸化炭素濃度が600ppm（現在は約370ppm）を越えるとpHが約0.2～0.3下がり、より中性（pH7）に近づく酸性化が進みます。これによって炭酸カルシウムを主成分とするサンゴや貝類、あるいは魚やクジラなどにとって重要な餌となっている動物プランクトンの翼足類の殻や骨格などが溶け出し（写真参照：地球環境フロンティア研究センターHPより転載）、大きな被害を及ぼすと考えられています。こうした状況は過去何百万年もの間、前例がないことです。

　そして今のままの経済活動を続けると大気中の二酸化炭素濃度は毎年約1％ずつ増え、2060年ごろには先に述べた600ppm濃度に達してしまい、翼足類の殻やサンゴの溶解が南極海から次第に北太平洋へと広まり始めていくと警告しています。今回の研究によって、これまで二酸化炭素の海中生物への影響は、100年以上先だと考えられてきたのが予想以上に早く進んでいることが明らかとなり、また生態系全体への影響が危惧され始めています。この海洋の酸性化は二酸化炭素濃度上昇によって確実に起こるものであり、この点においても早急な排出削減が望まれます。


※より詳しく知りたい方は、地球環境フロンティア研究センターのサイトをご覧ください。
http://www.jamstec.go.jp/frcgc/jp/press/050929/index.html

北極海の氷、今年9月に史上最小

◆減少する北極海の氷
　今年9月21日、北極海を覆う氷の面積が観測史上最小を記録しました。北極海の氷は夏場にあたる9月に最小となり、冬に拡大するサイクルを繰り返しています。今年の氷の面積は532万平方kmで、1978年から2000年の夏場の平均より20％（130万平方km）少く、消失面積は日本列島ほぼ3個分にあたります。これは人工衛星での観測が始まった1979年以降最も小さく、過去50年までさかのぼっても最小とみられます。これまでの最小記録は2002年で、2番目は昨年2004年だったといわれています。
　冬場の氷の回復も減少しており、北極海の氷の面積の縮小が加速しています。氷の厚さも、1960年代～1970年代の間には平均3.1ｍあったのが、1990年代半ば以降の調査では平均1.8ｍに40％減少したと報告されており、今世紀半ばまでに、夏期には北極海の氷が完全に消失するとの予測もあります。
　
◆危惧される極域の生態系
　北極などの極域には、私たちが思っているよりはるかに豊かな生態系が存在しています。米海洋大気局（NOAA）などの国際調査チームは、アラスカ沖の北極海の水深4000ｍ近くの海底で、ナマコの仲間や小型のエビ、イソギンチャクやヒトデなど多くの生物を確認し、中には新種とみられる生物が数種類含まれていたと発表しました。
　こうした極域の生態系が地球温暖化により大きな影響を受けることが心配されています。すでに温暖化の影響と思われる現象も報告されており、今年3月には、北極周辺の湖底の堆積（たいせき）物の調査で、生息するプランクトンなどの生物の生息状況が、19世紀半ば以降の約150年で劇的に変化したとの報告がなされました。数百年から数千年にわたって安定していた水生生物などの生息状況が大きく変化したのは、水の表面を覆う氷が解け、夏が長くなったためで、変化が起きた時期からみても、人間の活動による温暖化が原因である可能性が高いとされています。
　北極圏の生態系の頂点にたつホッキョクグマ（シロクマ）も、氷の減少により餌のアザラシなどを得られなくなり、1981年から98年の間に子グマの平均体重・数が約15％減少したと報告されています。

◆温暖化の悪循環
　こうした氷の減少が、北極圏の熱収支を変える可能性が指摘されています。日光が氷や雪に当たるとその80％から90％は反射されて宇宙空間へ戻っていきますが、氷のない大地や海面に当たるとそのエネルギーの多くは吸収されて熱に変換され、気温上昇へとつながります。これがポジティブフィードバックと呼ばれる現象です。氷が減って海が太陽熱を多く吸収することで、氷の縮小に一層拍車をかける悪循環がすでに始まっている可能性があります。現に、NASAは今年5月、地球観測衛星テラの観測データから、地球がだんだん暗くなっていると発表しました。2000年から2005年の間に地球が太陽光を反射する割合が0.5％低下し、その理由は、地球温暖化によって雪や氷が減少したからだとしています。
　北極の平均気温は、世界のほかの地域や過去数年に比べて2倍の速さで毎年上昇しています。アラスカやカナダ西部では、冬場の平均気温がこの50年間で3℃から4℃上昇し、このままでは、北極全体の平均気温は、100年後には大陸部で3℃から5℃、海上では最大7℃上昇すると予想されています。私たちは、こうした気温上昇に敏感な極域からの警告に真剣に学ぶ必要があります。

カトリーナやウィルマは地球温暖化の落とし子か？

◆巨大化するハリケーン

　8月末に「ジャズの都」ニューオーリンズを襲ったハリケーン「カトリーナ(Katrina)」の中心気圧は902ヘクトパスカルまで下がり、最大風速は秒速80メートル近くにのぼったとされています。その被害は類をみないほど大きく、ニューオーリンズの約8割が水没し、100万人以上の人々が家を追われ、死者は千人を超えています。さらに、10月24日にフロリダ州を襲ったハリケーン「ウィルマ（Wilma）」の中心気圧は882ヘクトパスカルに達し、史上最強規模のハリケーンだそうです。
　これまで最大の被害を出したハリケーンは、1992年8月にフロリダ州やルイジアナ州を襲ったアンドルーで、保険会社が支払った保険金は155億ドルといわれていますが、今回のカトリーナは400億ドルに達するといわれています。
　カトリーナやウィルマがここまで巨大化した理由は、海水温の上昇が原因です。

◆カトリーナと地球温暖化

　こうした巨大化するハリケーンと地球温暖化との関係が、アメリカで関心を呼んでいます。
　米マサチューセッツ工科大のケリー・エマニュエル教授（気象学）は、今年8月、英科学誌ネイチャーに、ハリケーンの勢力は過去50年で破壊力、持続期間とも約50％増加し、特に70年代以降の勢力増強が著しいとの論文を発表しました。
　米ジョージア工科大学のウェブスター教授（地球大気科学）らも、米科学誌サイエンスに、「1975年から2004年までの間、太平洋、大西洋、インド洋など世界各地で発生した台風やハリケーンについて、米国の分類で『カテゴリー4』（最大瞬間風速約58メートル以上）か『カテゴリー5（同約69メートル以上）』という強力な台風の発生比率がすべての海域で大幅にアップしていること、特に、日本が面する太平洋西部では、カテゴリー4以上の台風が、1975年から1989年までは全体の25％だったのが、1990年から2004年まででは全体の42％に達している」との研究結果を発表しました。
　また、2004年3月にはブラジルをハリケーンが襲い、気象学者の注目を集めました。何が注目を集めたかというと、これまではハリケーンが生まれてこなかった南大西洋海域で記録された、初めてで唯一のハリケーンだったからです。

◆因果関係の確定は困難。しかし温暖化すると・・・

　一方、米海洋大気局は「温暖化がハリケーンの勢力や数に大きな影響を与えるとは考えにくい」と否定的で、最近の海水温の上昇は、25－40年という周期の自然変動である可能性が高いとの見方を示しています。
　カトリーナが地球温暖化の影響によるものであるかどうかを確定することは、現在の科学では不可能です。
　しかし、地球温暖化が進めば、ハリケーンや台風が大型化することは、気候モデルによるシミュレーションの結果でも示されています。世界最大の規模と能力を持つコンピューターを装備した地球シミュレータによる数値実験では、最大風速17m/s以上の熱帯性低気圧の出現頻度は減るが、風速45m/sを超えるような強い熱帯性低気圧の出現頻度は現在よりも増えるとの結果になったと報告されています。