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海洋中の二酸化炭素蓄積量

平成29年3月21日発表(次回発表予定 平成30年3月20日)

気象庁地球環境・海洋部

診断(2016年)

  • 1990年代以降、北西太平洋亜熱帯域の東経137度および東経165度において海面から深さ約1200~1400mまでの海洋中に蓄積した二酸化炭素量は、約3~13トン炭素/km2/年でした。
  • 東経137度と東経165度のいずれの観測線においても、北緯20度から北緯30度付近で1年あたりの二酸化炭素蓄積量が多くなっています。
緯度ごとの二酸化炭素蓄積量

東経137度および東経165度における緯度ごとの1年あたりの二酸化炭素蓄積量

東経137度および東経165度における緯度ごとの海面からポテンシャル密度27.5σθ(深さ約1200~1400m)までの1年あたりの二酸化炭素蓄積量。エラーバーは95%信頼区間を示します。
解析手法の詳細は、海水中の二酸化炭素蓄積量の見積もり方法をご覧ください。

グラフのデータ[TEXT形式:1KB]

掲載しているデータは、解析に使用するデータの変更などにより修正する場合があります。

解説

北西太平洋亜熱帯域の東経137度および東経165度における、海面からポテンシャル密度27.2σθ(深さ約700~1000m)までの全炭酸濃度(DIC、塩分と溶存酸素を用いて実際に観測で得られた全炭酸濃度から淡水の出入りによる海水中の物質の濃度変化や生物活動による影響を取り除いた値)は、全ての緯度で1990年代以降増加傾向にあり、海洋に二酸化炭素が蓄積しています(DICの長期変化傾向)。海面からポテンシャル密度27.5σθ(深さ約1200~1400m)までの海洋中への二酸化炭素蓄積量は、東経137度の北緯10度から30度の海域で1年あたり4.1~12.3トン炭素/km2/年(面積1平方キロメートルの海域あたりに蓄積した炭素の重量に換算)、東経165度の北緯10度から35度の海域で1年あたり3.4~12.8トン炭素/km2/年でした。(解析手法の詳細は、海水中の二酸化炭素蓄積量の見積もり方法をご覧ください。)

緯度ごとの二酸化炭素蓄積量を見ると、北緯20度~30度で二酸化炭素蓄積量が大きいことがわかります。これらの海域では、深さ100~400m付近に北太平洋亜熱帯モード水(以下「亜熱帯モード水」)と呼ばれる水塊が広く分布しています。亜熱帯モード水は、大気から大量の二酸化炭素を取り込んだ表面海水が冬季の海面冷却により海洋内部に沈み込むことで形成されます。この亜熱帯モード水や深さ300~800m付近にみられる北太平洋中層水と呼ばれる水塊が分布していることにより、北緯20~30度ではその他の海域と比べてより深くまで二酸化炭素が蓄積しており、単位面積あたりの二酸化炭素蓄積量が多くなっていると考えられます。

これまで、1990年代と2000年代に世界的に行われた高精度・高密度観測の結果から、二酸化炭素蓄積量が見積もられています(Sabine et al., 2008、Khatiwala et al., 2013、Kouketsu et al., 2013)。これらの報告では、東経137度や東経165度周辺の海域での二酸化炭素蓄積量は1年あたり約3~10トン炭素/km2/年です。今回の長期時系列データから見積もった二酸化炭素蓄積量は、これまでの報告と概ね一致しています。また、東経137度や東経165度の北西太平洋亜熱帯域は、北太平洋でも特に二酸化炭素の蓄積速度が早い海域であることも報告されています(Khatiwala et al., 2013、Kouketsu et al., 2013)。Kouketsu et al.(2013)は、太平洋における二酸化炭素蓄積量を8.4±0.5億トン炭素/年と報告しています。東経137度と東経165度に、ハワイ大学によるハワイ沖の長期観測データを併せた解析から、北太平洋亜熱帯循環域の西部から中央部にかけての二酸化炭素蓄積量は、1.47±0.34億トン炭素/年と見積もられました(北太平洋亜熱帯循環域の二酸化炭素蓄積量)。北太平洋亜熱帯循環域では、太平洋全体の二酸化炭素蓄積量のおおよそ20%を蓄積しています。今解析で定義した亜熱帯循環域の面積は太平洋のおおよそ11%に相当し、面積比としては約2倍の二酸化炭素を蓄積していると考えられます。

産業革命(1750年ごろ)以降2010年までに海洋全体で約1550億トン炭素の二酸化炭素が蓄積されたと見積もられています(Khatiwala et al., 2013)。気象庁が観測を行っている北西太平洋においては、産業革命以降1990年代までに単位面積あたり約300トン炭素/km2が蓄積していると考えられます(Sabine et al., 2002)。気象庁の観測定線における2つの高精度・高密度観測の結果から見積もられた海水中の二酸化炭素蓄積量(eMLR法)は、東経137度で1994年から2010年までの16年間で約100トン炭素/km2、東経165度で1992年から2011年までの19年間で約130トン炭素/km2でした。これはこの期間で、産業革命以降1990年代までの約250年間に北西太平洋で蓄積した量の1/3以上の量が、さらに蓄積したことを示します。

海洋中の二酸化炭素蓄積量

北西太平洋においては、大気の二酸化炭素濃度の増加速度にほぼ対応して海水中に蓄積している二酸化炭素の量が増加していることが報告されています(Ishii et al., 2010)。一方、近年、大気中の二酸化炭素濃度の増加速度が速くなっていることが報告されており、世界気象機関(WMO)温室効果ガス世界資料センター(WDCGG)の解析では、大気中の二酸化炭素濃度の増加は、1990年代の平均が年に約1.5ppmであるのに対して、2000年代の平均増加量は年に約2.0ppmという結果が得られています(WDCGG, 2013)。このような大気中の二酸化炭素濃度の増加速度の変化に応じて、今後、海洋への二酸化炭素の蓄積速度がどのように変化するのか継続的に監視することが重要です。


海洋中の二酸化炭素蓄積量の診断について

海洋中に溶けている二酸化炭素量は大気との二酸化炭素のやり取りのほかに、海流などの海洋の循環や生物活動などの自然変動の影響を受けて変動します。「海洋中の二酸化炭素蓄積量」の診断では、人間活動により排出された二酸化炭素の影響で変化した海洋中の二酸化炭素量を診断するため、海洋の循環や生物活動による自然変動の影響を除いた二酸化炭素の蓄積量を見積もっています。将来、地球温暖化が進行するにつれて、海洋の二酸化炭素の吸収能力が低くなることが予測されています。海洋の二酸化炭素蓄積量の変化を監視し、海洋全体の炭素循環の状況を把握することが、海洋の二酸化炭素吸収能力を評価する上で重要です。

参考文献

  • Ishii, M., D. Sasano, N. Kosugi, T. Midorikawa, S. Masuda, T. Tokieda, T. Nakano, and H. Y. Inoue, 2010: Trend of DIC increase and acidification in the interior of the western North Pacific subtropical gyre, Eos Trans. AGU, 91(26), Ocean Sci. Meet. Suppl., Abstract IT25M-11.
  • Khatiwala, S., T. Tanhua, S. Mikaloff Fletcher, M. Gerber, S. C. Doney, H. D. Graven, N. Gruber, G. A. McKinley, A. Murata, A. F. Ríos, C. L. Sabine, and J. L. Sarmiento, 2013: Global ocean storage of anthropogenic carbon. Biogeosciences, 10, doi:10.5194/bgd-9-8931-2012.
  • Kouketsu, S., A. Murata and T. Doi, 2013: Decadal changes in dissolved inorganic carbon in the Pacific Ocean. Global Biogeochem, Cycles, 27, doi:10.1029/2012GB00413.
  • Sabine, C. L., R. A. Feely, R. M. Key, J. L. Bullister, F. J. Millero, K. Lee, T.-H. Peng, B. Tilbrook, T. Ono, and C. S. Wong, 2002: Distribution of anthropogenic CO2 in the Pacific Ocean, Global Biogeochem. Cycles, 16(4), 1083, doi:10.1029/2001GB001639.
  • Sabine, C. L., R. A. Feely, F. J. Millero, A. G. Dickson, C. Langdon, S. Mecking, and D. Greeley, 2008: Decadal changes in Pacific Carbon. J. Geophys. Res., 113, C07021, doi:10.1029/2007JC004577.
  • WDCGG, 2013: WMO greenhouse gas bulletin, 9.
東経137度線のDIC*の時系列 東経165度線のDIC*の時系列

等密度面上の全炭酸濃度(DIC)の長期変化傾向(東経137度および東経165度)

DICは、実際に観測で得られた全炭酸濃度から淡水の出入りによる海水中の物質の濃度変化や生物活動による影響を取り除いた値になります。詳しくは海水中の二酸化炭素蓄積量の見積もり方法をご覧ください。
単位の「µmol/kg」は海水1kg中に含まれる二酸化炭素の物質量です。
1µmolの二酸化炭素量を炭素の重量に換算すると約12µgに相当します。
µ(マイクロ)は百万分の1です。

東経137度線の二酸化炭素蓄積速度 東経165度線の二酸化炭素蓄積速度

海面からポテンシャル密度27.5σθ(深さ約1200~1400m)までの1年あたりの二酸化炭素蓄積量(東経137度および東経165度)

図中の赤色(青色)で塗りつぶされた部分は、1年間で蓄積(放出)される単位面積当たりの二酸化炭素量(mol/m2/年)を表します。
1µmolの二酸化炭素量を炭素の重量に換算すると約12µgに相当します。
µ(マイクロ)は百万分の1です。

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