15:45 〜 16:00
[AOS16-02] 北太平洋亜寒帯海域におけるCO２非平衡量と人為起源CO2の季節的動態
キーワード：大気海洋CO2の非平衡 、人為起源CO2 、北太平洋亜寒帯海域
【はじめに】
産業革命以降，現在までに人間活動によって大気中に排出された二酸化炭素(CO2)は約40％増加し、これに伴い、海洋表層のpHはおおよそ0.1減少した［IPCC, 2013］。海洋表層のpHの低下は海洋の緩衝能力を弱めるとともに、炭酸カルシウムの殻をもつ海洋生物などに大きな影響を与える［Doney et al., 2009］。
これまでに、化学トレーサーと炭酸系データ両方に基づくΔC*法を用いて、人為的CO2量の測定がされてきた[Gruber et al., 1996; Sabine et al., 2004; Watanabe et al., 2013] 。この方法は化学トレーサーと炭酸系物質を広域的に測定しなければならず、船舶を用いての観測が必須となり、広範囲の海域には不向きで、人為的CO2量を求めるにはCO2非平衡量（Cdiseq）が最大の誤差となる。このため、詳細なCdiseqの時間変動を求めなければならない。さらに、ΔC*法では400m以深にしか使えない窒素・酸素・炭素化学量論比(Anderson and Sarmiento, 1994)を用いて人為起源CO2 (Cant)量が多い400 m以浅を見積もるため、その確度については未だ不明である。
本研究では、水塊が複雑で、北太平洋中層水が形成され、かつ季節による水塊分布の変動も激しく、生物生産が活発な、北太平洋西部海域において、CO2非平衡量の季節的動態を明らかにする。さらに、Cantの見積りのボトルネックとなっている400 m以浅の化学量論比の妥当性を評価し、CO2非平衡量の季節的動態と合わせて、Cantのより詳細な時空間分布を明らかにする。
【方法】
本研究では、表層混合層内（MLD）では大気海洋間のCO2がよく混合されていることを仮定し、Cdiseq は以下の式から求める [Li et al., 2019]。
Cdiseq = DICMLD – Csat, MLD – Csoft, MLD – Ccarb, MLD (1)
ここで、DICMLD : 現在のMLDのDIC、Csat, MLD : MLDにおける飽和CO2量、Csoft, MLD : MLDにおける有機物の再無機化によるDIC量、Ccarb, MLD : MLDにおけるCaCO3 溶解由来のDIC量。
Csoft, MLD、Ccarb, MLDは、窒素・酸素・炭素の化学量論比から求めるが、従来の方法で400m以深にしか使えない窒素・酸素・炭素化学量論比(Anderson and Sarmiento, 1994)を使っており、400m以浅ではその使用の保証はされていない。Csoft, MLDとCcarb, MLDは生物生産と再無機化の影響を補正する項であり、400 m以浅ではその影響は大きい。このため、古典的な生物活動由来の化学量論比であるRedfield比を用いて400m以浅の計算を行い[Chen and Millero, 1979]、従来のΔC*法との比較を行った。DICの観測は、2017年10月・2018年1月北海道区水産研究所の北光丸、2018年5月・7月の東北区水産研究所の若鷹丸に乗船し、各クルーズ4地点12層で採水し、224試料を得た。semi-closed法により高精度かつ高確度な炭酸系物質のデータを測定した[Li et al., 2016]。
【結果と考察】
古典的な化学量論比とAnderson and Sarmiento (1994)の化学量論比でそれぞれ計算したCdiseqの差は5 µmol kg-1以内であり、従来の方法(Sabine et al. 2004)の誤差範囲内であるため、Cdiseqを計算する際に、Anderson and Sarmiento (1994)の化学量論比も使えることがわかった。このため、これを基盤に、北太平洋亜寒帯海域のMLD内のCdiseqの変動を評価したところ、１月冬季には –38.29 μmol kg-1 から−56.93 μmol kg-1、7月夏季では−9.65 μmol kg-1 から1.02 μmol kg-1となり、強い季節変動を見出した。このCdiseqをCantの見積りに適用することで、Cantの強い季節性が明らかとなった。
産業革命以降，現在までに人間活動によって大気中に排出された二酸化炭素(CO2)は約40％増加し、これに伴い、海洋表層のpHはおおよそ0.1減少した［IPCC, 2013］。海洋表層のpHの低下は海洋の緩衝能力を弱めるとともに、炭酸カルシウムの殻をもつ海洋生物などに大きな影響を与える［Doney et al., 2009］。
これまでに、化学トレーサーと炭酸系データ両方に基づくΔC*法を用いて、人為的CO2量の測定がされてきた[Gruber et al., 1996; Sabine et al., 2004; Watanabe et al., 2013] 。この方法は化学トレーサーと炭酸系物質を広域的に測定しなければならず、船舶を用いての観測が必須となり、広範囲の海域には不向きで、人為的CO2量を求めるにはCO2非平衡量（Cdiseq）が最大の誤差となる。このため、詳細なCdiseqの時間変動を求めなければならない。さらに、ΔC*法では400m以深にしか使えない窒素・酸素・炭素化学量論比(Anderson and Sarmiento, 1994)を用いて人為起源CO2 (Cant)量が多い400 m以浅を見積もるため、その確度については未だ不明である。
本研究では、水塊が複雑で、北太平洋中層水が形成され、かつ季節による水塊分布の変動も激しく、生物生産が活発な、北太平洋西部海域において、CO2非平衡量の季節的動態を明らかにする。さらに、Cantの見積りのボトルネックとなっている400 m以浅の化学量論比の妥当性を評価し、CO2非平衡量の季節的動態と合わせて、Cantのより詳細な時空間分布を明らかにする。
【方法】
本研究では、表層混合層内（MLD）では大気海洋間のCO2がよく混合されていることを仮定し、Cdiseq は以下の式から求める [Li et al., 2019]。
Cdiseq = DICMLD – Csat, MLD – Csoft, MLD – Ccarb, MLD (1)
ここで、DICMLD : 現在のMLDのDIC、Csat, MLD : MLDにおける飽和CO2量、Csoft, MLD : MLDにおける有機物の再無機化によるDIC量、Ccarb, MLD : MLDにおけるCaCO3 溶解由来のDIC量。
Csoft, MLD、Ccarb, MLDは、窒素・酸素・炭素の化学量論比から求めるが、従来の方法で400m以深にしか使えない窒素・酸素・炭素化学量論比(Anderson and Sarmiento, 1994)を使っており、400m以浅ではその使用の保証はされていない。Csoft, MLDとCcarb, MLDは生物生産と再無機化の影響を補正する項であり、400 m以浅ではその影響は大きい。このため、古典的な生物活動由来の化学量論比であるRedfield比を用いて400m以浅の計算を行い[Chen and Millero, 1979]、従来のΔC*法との比較を行った。DICの観測は、2017年10月・2018年1月北海道区水産研究所の北光丸、2018年5月・7月の東北区水産研究所の若鷹丸に乗船し、各クルーズ4地点12層で採水し、224試料を得た。semi-closed法により高精度かつ高確度な炭酸系物質のデータを測定した[Li et al., 2016]。
【結果と考察】
古典的な化学量論比とAnderson and Sarmiento (1994)の化学量論比でそれぞれ計算したCdiseqの差は5 µmol kg-1以内であり、従来の方法(Sabine et al. 2004)の誤差範囲内であるため、Cdiseqを計算する際に、Anderson and Sarmiento (1994)の化学量論比も使えることがわかった。このため、これを基盤に、北太平洋亜寒帯海域のMLD内のCdiseqの変動を評価したところ、１月冬季には –38.29 μmol kg-1 から−56.93 μmol kg-1、7月夏季では−9.65 μmol kg-1 から1.02 μmol kg-1となり、強い季節変動を見出した。このCdiseqをCantの見積りに適用することで、Cantの強い季節性が明らかとなった。