気づいていないかもしれませんが、海は今にも「爆発」しそうです

制作：中国科学普及協会

著者: 半分怠け者、怠け者ではない (中国科学院大気物理研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

広大な宇宙にいるとき、遠くから地球を眺めると、静かで美しい青い海が広がっているのを想像してみてください。地球の表面積の71％を占めるこの地域は、その広大さで生命の起源を創り出し、この生命を惜しみなく育んできました。

しかし、地球温暖化の呼びかけに応えて、地球全体のエネルギー収入の93％以上を吸収する主要な運搬者である海洋が、ついに期待に応えて「熱中」した。

NOAA、GOES-18（静止環境衛星）からの最初の画像を公開

画像提供: NOAA

1965年には、大気中の温室効果ガスの増加が海洋の温暖化を引き起こすだろうと提唱されていました。 2000年、アメリカ海洋大気庁（NOAA）の研究員S・レビタス氏はサイエンス誌に、世界の海洋の表面から深さ3,000メートルまでの熱量（平均温度）は1948年から1998年の間に大幅に増加したと書いたが、世界の海洋が正確にどの程度温まったかは議論の的となっている。

海の温度を「測定する」のはなぜ難しいのでしょうか?

膨大な観測データにより地球温暖化は議論の余地のない事実であることが確認されているのに、なぜ海洋温暖化は未だに議論の的となっているのでしょうか?

海洋がどの程度温暖化しているのかをめぐる論争は、過去の海洋観測データの質と量の不足に起因している。

歴史的な期間の気候変動を理解するために、科学者は歴史的文書、化石、堆積物（海洋、黄土、石筍など）、氷河、樹木の年輪などから歴史的な気候変動の痕跡を見つけることができます。現代では、衛星と世界中の人口密度の高い観測所が、大気温度を測定するための最良の武器の 1 つになっています。現在、陸上には気温を観測する観測所が約 11,000 か所あります。しかし、広大な海を前にすると、これらの方法は手の届かないもののように思われます。

朱克珍は歴史文献に基づいて過去5000年間の中国の気温曲線を再現した。

画像出典: 「過去 5000 年間の中国における気候変動に関する予備的研究」

海の複雑さは、その広さ（3億6000万平方キロメートル）だけでなく、深さ（平均深度は3,680メートル、最も深い海溝は海面下10,911メートル）も大きいことにあります。地域によって表面温度は異なり、地域によって海水温はそれぞれ異なります。

海洋探査はまさに三次元的なプロセスであるがゆえに、海洋熱量の変化を明らかにすることは特に困難である。今でも、人類による海洋探査は大海の一滴に過ぎません。 「海底二万里」の物語は、やはりSFです！現在、人間による海洋温度の調査は、海洋の上層 2,000 メートルにのみ焦点が当てられています。

1970 年から 2001 年まで、海洋表層部の主な温度観測は、航路沿いに船舶が投下した使い捨て温度計 (XBT) を使用して行われ、総データの 41% を占めました。しかし、当時の技術の限界により、その結果には体系的な偏差がありました。

海水温の長期的な変化を知りたい場合は、これらのデータを修正する方法を見つけなければなりません。そのため、2008年以降、世界中の科学者は、過去のXBTデータの体系的な偏りを修正し始め、同時に、2000年に正式に導入されたArgo全球リアルタイム海洋観測ネットワークのデータを組み合わせて、海洋温度の長期的な変化を定量化しようと試みてきました。しかし、データの偏りを修正する方法が異なるため、海洋温暖化に関する結論に一貫性がないことがよくあります。

世界中のアルゴフロートの分布

画像出典: https://argo.ucsd.edu/about/status/

再び記録を破ろう！オーシャン：私は自分を超える

2014年、中国科学院大気物理研究所（IAP）の研究チームが提案した海洋データバイアス補正方式は、国際的に推奨される最良の補正方式となり、気候変動に関する政府間パネルの第5次評価報告書における海水温推定値の誤差を効果的に削減しました。

2023年、大気物理研究所が主導した2022年世界海洋環境変動研究報告書によると、 2022年は現代の海洋観測記録以来、海洋にとって最も暖かい年となったことが示されました。

2022年、世界の海洋の深度2000メートル上部に蓄えられた熱は、2021年と比較して10.9±8.3ZJ（1ZJ＝10の21乗ジュール）増加した。この熱量は、1.5リットルの鍋7億個を同時に沸騰させることができる量で、これは2021年の中国の年間総発電量の約325倍、2021年の世界の総発電量の100倍に相当する。1990年代以降、科学者たちは水深2000メートル以下の深海でも温暖化の兆候を観測している。

2000 メートル以上の世界の海洋熱量異常、1958-2022 年

画像出典: 参考文献 3

地域的な温暖化の中で、2022年の7つの海洋の海水温記録は歴史上の記録の中でもトップ10にランクされ、そのうち4つ（北大西洋、地中海、北太平洋（北緯30度～62度）と南太平洋、南極海）は歴史上最も暑い記録を樹立しました。

1981～2010 年の基準値と比較した、1958 年から 2022 年にかけての標高 2000 メートル以上の地域で観測された熱量の地域的変化。

画像出典: 参考文献 3

海洋温暖化の何がそんなに怖いのでしょうか?とても怖い！

海洋生物は海洋温暖化を最も恐れているようだ。 2018年の研究では、海水温の上昇と成層化の増加により海水中の溶存酸素が減少することが、記録されている海洋絶滅のほとんどの原因であることが示されました。

ペルム紀末の海洋大量絶滅の原因となった温度依存性無酸素状態の模式図

画像出典: 参考文献4

2022年、科学者らの研究はさらに、人類が温室効果ガスの排出削減に効果的な行動を取らなければ、2300年のペルム紀末に地球は大規模な海洋生物種の絶滅の道をたどることになるだろうと示唆した（この出来事は「大量絶滅」と呼ばれ、海洋生物種の96％と陸生生物種の70％が消滅した）。なかでも極地の生物種は絶滅の危険が最も高いが、熱帯地域の生物多様性はさらに減少している。

温室効果ガスの排出傾向を大規模に逆転させることによってのみ、種の絶滅のリスクを 70% 以上削減し、過去 5,000 万年の進化の過程で蓄積された海洋生物多様性を保護することができます。

海洋生物多様性の過去と未来

画像出典: 参考文献 5

さらに、陸上で熱波がますます頻繁に発生するようになるにつれて、海洋熱波（海洋で発生する極端な高温現象で、海面温度が少なくとも 5 日間連続して気候平均の 90 パーセンタイル閾値を超えることと定義される）も新たな常態になりつつあります。

海洋熱波

画像提供: NOAA

海洋熱波発生日は1982年から2016年の間に2倍に増加した。地球温暖化が1.5℃に抑制された場合、海洋熱波発生日は16倍に増加すると予想されている。しかし、現在の国別貢献目標（各国が温室効果ガスの排出削減方法や削減量について行う拘束力のない約束）によれば、21世紀末までに世界の気温は約3.5℃上昇し、海洋熱波日数は41倍に増加する可能性がある。

地球温暖化レベルが 1°C (a)、2°C (b)、3.5°C (C) の場合の、産業革命以前の水準の 99 パーセンタイルを超える海洋熱波日数の確率の変化

画像出典: 参考文献 6

高温の熱波に直面するのと同じように、漁業、さらには人間の社会経済もこれに対して非常に脆弱です。南シナ海の海洋熱波現象により、2010年以降、南シナ海ではサンゴの白化現象が継続的に発生しており、我が国の沿岸海域でも深刻なサンゴの白化現象が発生しています。 2021年にカナダを襲った猛暑により、ムール貝やその他の水生貝類がビーチで直接調理された。

海洋熱波は海洋生物に影響を及ぼすだけでなく、大気の遠隔接続を通じて陸上の異常気象にも影響を及ぼし、私たちの生活にも影響を与えます。

カナダ西部の海岸で貝類を揚げる極度の暑さ

画像出典：CNN

2021年、世界の海面の約60％が少なくとも1回の海洋熱波を経験しました（WMO）。

国連環境計画は、海洋温暖化が続けば、今世紀末までに世界中のサンゴ礁が白化現象を経験する可能性があると示唆している。海洋温暖化は、海洋生物の急激な減少、有毒藻類の増殖、海岸沿いの水生生物の死滅などにもつながる可能性がある。これらの変化は、最終的には、低地の沿岸地域に住む推定6億8,000万人、世界の沿岸大都市に住む約20億人、漁業や養殖業に従事する約6,000万人に影響を及ぼすことになる。

サンゴの白化

画像提供: ケルシー・ロバーツ/USGS

地球温暖化だけじゃない、海洋危機SOS！

もちろん、海洋が直面している危機は単なる「熱病」ではありません。海が温まるにつれて、温度変化がドミノ倒しのような連鎖反応を引き起こします。

海に蓄えられた熱によって海が膨張し、世界の海面上昇の3分の1から半分を占める可能性があり、沿岸部や低地のリスクが高まっている。

海面は過去30年間で2倍以上に上昇した

画像提供: WMO

海洋の変化は、高潮や洪水などの異常気象による災害を悪化させる可能性もあります。研究によると、温暖化が緩やかなシナリオでは、北西太平洋の低緯度地域の海洋表層の継続的な温暖化により、2100年には台風の平均強度がさらに14％増加すると予想されています。

さらに、海洋は蓄熱能力が非常に高いため、地球温暖化に対する「緩衝材」として機能します。 1800 年の産業革命の始まりから 1994 年までの間だけでも、世界の海は 1,180 億トンの炭素を吸収しました。

しかし、排出量削減について海洋を無制限に非難することには、常に重要な価値がある。

調査では、海洋に流入する二酸化炭素は増加しているものの、海洋に吸収される排出量（約31％）は、2004年に行われた初の世界海洋炭素調査と比べて比較的安定していることがわかった。海洋が二酸化炭素の継続的な増加を吸収できない場合、または海洋が温暖化し海洋の成層化が進むにつれて海洋の炭素吸収効率が低下する場合、人間が排出する二酸化炭素は大気中に留まらざるを得なくなり、地球温暖化がさらに悪化することになる。

18001994年と1994～2007年の世界CO2予算

画像出典: Reference 8

さらに、海洋が二酸化炭素を吸収し続けることで海洋の酸性化も進み、殻や外骨格を形成するためにミネラルの炭酸カルシウムを使用する貝類やその他の海洋生物にとって、これは間違いなく大惨事です。

カーボンニュートラルは海洋危機を食い止めることができるか？

過去 80 年間、各 10 年間は前の 10 年間よりも暖かくなりました。研究によれば、歴史的な海洋温暖化は今世紀には不可逆的である。 2100 年までに、海洋上層 2000 メートルの温暖化は、これまでに観測されたものより 2 ～ 6 倍大きくなると予測されています。太平洋は最大の熱貯蔵庫となり、地域平均の温暖化は引き続き大西洋と南極海で最も強くなるでしょう。

では、カーボンニュートラルの目標が達成され、炭素排出量と炭素吸収量が均衡し、気温が上昇しなくなった場合、海面上昇は止まるか、あるいは低下するのでしょうか?

大気中の CO2 の寿命は、炭素吸収源によって吸収される速度によって決まります。排出量の約半分は比較的早く吸収されますが、大気中に蓄積される CO2 排出量の一部は数万年も残ります。たとえ世界の温室効果ガス排出量が安定したレベルに留まったとしても、海水の熱膨張により海面は数百年にわたって上昇し続けるでしょう。氷河や氷床の融解も海面上昇のさらなる一因となるでしょう。

図2. 熱膨張による世界の海面上昇異常と海水温異常（平均値との差）。 a、世界の年間平均海面上昇の異常（1986年～2005年を基準） b、水深300メートルにおける世界の年間平均海水温異常（1986年～2005年を基準）。 c、3000 m SST の世界平均年間偏差 (1986 年～ 2005 年を基準)。

画像出典: 参考文献10

しかし、炭素排出量がゼロの世界でも、海面は今後数百年の間に上昇し、少なくとも80センチメートルの追加的な海面上昇は「確実」だ。

結論

昨日は世界気象デーでした。私たちは、温室効果ガス問題が私たちの生活と生存にとって根本的な問題であることを皆に警告するために、海の物語を伝えています。海洋危機は避けられないかもしれないが、排出量の削減によって海面上昇を大幅に抑制することができ、私たちは温暖化の緩和と適応策の準備にもっと積極的に取り組む必要がある。

数え切れないほど多くの科学者が、私たちが直面するかもしれない同じ未来を示しています。地球は人類の生存に適さなくなるでしょう。最終的に必要なのは、単に排出量をゼロにするだけではなく、耐え難い温暖化が起こるのを防ぐために、さらに厳しい地球規模の排出量削減であるかもしれない。

「天気、気候、水は、世代から世代へと、未来へと受け継がれていきます。」夜遅く、私たちが目を閉じると、10,000 を超える気象観測所、7,000 隻の船舶、1,000 個の漂流ブイ、数百の気象レーダー、約 30 基の気象衛星、200 基の研究衛星などの機器が、陸地と海洋を絶えず観測しています。知識を身につけるのに十分なデータが集まったら、次のステップは具体的な行動を起こすことです。

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(注: ラテン語のテキストは斜体にする必要があります。)