（１）診断に用いるデータ
気象庁では、大気中及び表面海水中の二酸化炭 素濃度を正確に把握し、大気中の二酸化炭素濃度 に及ぼす海洋の役割を定量的に明らかにするため に、北西太平洋における二酸化炭素の観測を1981 年に気象研究所の研究観測として開始した。1989 年から気象庁海洋気象部（当時）所属の凌風丸に よる定期観測を開始し、2000年10月から神戸海洋 気象台（現 神戸地方気象台）所属の啓風丸も加 えて観測体制を強化した。
観測データは、大気・海洋環境観測報告及び大 気・海洋環境観測年報（気象庁）として、年1回
DVD-ROMで発行している。また、気象庁1や温
室効果ガス世界資料センター2の各ホームページ
1 http://www.jma.go.jp/jma/index.html
2 http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/jp/wdcgg_j.html 図1.4.1-1 表面海水中及び大気中の二酸化炭素濃度の
測定
表面海水は観測船の船底から、大気は船首からポン プで測定装置へと導入している（上図）。表面海水 中の二酸化炭素濃度は、表面海水をシャワー式平衡 器内へ導入し、大量の海水と接触し平衡に達した後 の空気中の二酸化炭素濃度として求める（下図）。
第１章 地球温暖化に関わる海洋の長期変化 海洋の二酸化炭素濃度の長期変化
からも入手可能である。
北西太平洋における二酸化炭素濃度の長期変化 傾向の把握には、長期間にわたりほぼ同時期に観 測を継続していることから、毎年冬季に東経137 度に沿って観測したデータを用いる。大気中と表 面海水中の二酸化炭素濃度それぞれについて、赤 道付近と日本沿岸を除いた北緯7～33度の範囲で 平均したのち、1984年からの増加率とその95％信 頼区間を求める。
（２）北西太平洋における海洋の二酸化炭素濃度 の長期的な増加傾向
1984～2013年の冬季の北西太平洋（東経137度 の北緯7～33度）における表面海水中及び大気中 の二酸化炭素濃度の長期変化傾向を図1.4.1-2に示 す。表面海水中及び大気中の二酸化炭素濃度はい ずれも増加しており、それらの年平均増加率は、
それぞれ1.6±0.2及び1.8±0.1ppm/年であった。表 面海水中の二酸化炭素濃度が長期的に増加してい る原因は、人為的に大気中へ放出された二酸化炭 素を海洋が吸収したためと推定される。
表面海水中の二酸化炭素分圧（すなわち濃度を 圧力の単位に換算したもの）は、海水温、塩分、
海水に溶解している無機炭酸の総量（全炭酸）及 び全アルカリ度の4つの要素と関係づけられる
（Dickson and Goyet, 1994）。表面海水中の二酸 化炭素分圧の長期変化の要因をより詳細に把握す るには、これら4つの要素による寄与を海域ごと に見積もり、長期変動傾向を把握する必要がある。
緑川・北村（2010）によれば、この海域における 全アルカリ度、海水温及び塩分には有意な長期変 化傾向はみられなかった。一方表面海水中二酸化 炭素分圧及び全炭酸には明瞭な増加傾向がみられ、
大気から海洋に吸収された人為起源の二酸化炭素 が全炭酸として蓄積されていることが示された。
またMidorikawa et al. (2012)によれば、1984～
2009年冬季の表面海水中二酸化炭素分圧の長期変 化傾向について、解析期間前半の1984～1997年よ り後半の1999～2009年の平均年増加率が有意に低 いことが示された。一方洋上大気中の二酸化炭素 分圧は一定の増加傾向が継続していた。このこと は近年表面海水中の二酸化炭素分圧の増加傾向が 緩やかになってきていることを示している。この 主な原因は、表面の海水温が上昇したことで、大 気中の二酸化炭素が海洋へ溶け込む量が減少した こと、及び全炭酸濃度の高い深層水の影響が少な くなったことが考えられる。このような現象を引 き起こすメカニズムはまだ正確には解明されてい ないが、気候変動に伴って海洋表面の海況が変化 したことが考えられる。
図1.4.1-2 冬季の東経137度線の北緯7～33度（右図の赤線）で平均した二酸化炭素濃度の経年変化（1984～2013年）
細い直線は、表面海水中及び大気中の二酸化炭素濃度の回帰直線である。また、括弧内の数値は、回帰直線の傾きと 95%信頼区間を示す。2010年冬季の二酸化炭素濃度は、観測装置の不具合によってデータが取得できなかった。
（３）北西太平洋における海洋の二酸化炭素 分圧の年々変動とその要因
表面海水中 の二酸化炭 素分圧は大 気中の二 酸化炭素分圧と比較してより大きな年々変動 を 示 す （ 図1.4.1-2） 。 ま た こ の 年 々 変 動 の 大 きさは緯度帯によって異なり、特に低緯度で 変動幅が大きい。低緯度海域における年々変 動 は 、 エ ル ニ ー ニ ョ ・ 南 方 振 動 （ENSO） に よ る 海 況 の 変 動 が 影 響 し て い る と 考 え ら れ
（Midorikawa et al., 2006）、エルニーニョ現 象 が 発 生 し た 年 （1983、1992、1998、 及 び 2003年）に 表面海水中 の二酸化炭 素分圧が高 く な る こ と が 示 さ れ た 。 特 に 北 緯6度 以 南 で は 全 炭 酸 の 変 動 と 南 方 振 動 指 数 （SOI） と の 間 に 有 意 な 相 関 が み ら れ 、ENSOイ ベ ン ト と 連動して海水温と全炭酸が変動する。これは、
エルニーニョ現象発生時には海面を覆う暖水 塊が薄くなることで、低温で全炭酸濃度の高 い 深 層 水 の 影 響 を 受 け や す く な り 、 一 方 ラ ニーニャ現象発生時には海面を覆う暖水塊が 厚くなることで、暖水塊内で躍層が発達する 過程において窒素固定菌の活動が活発化し、
全炭酸濃度を減少させるメカニズムが働くこ とが分かってきた（Ishii et al., 2004）。
一方北緯20度以北の海 域では、表 面海水中 の二酸化炭素分圧の変動に対する、全炭酸の 変動の寄与と海水温の変動の寄与が高い逆相 関を示し、その結果この海域における表面海 水中の二酸化炭素分圧の年々変動は小さいこ とが分かった（Midorikawa et al., 2006）。こ れは、冬季の鉛直混合によって低温で全炭酸 濃度の高い深層水と混合することで、海水温 が低下して二酸化炭素の溶解度が増加し、そ の結果二酸化炭素分圧が低下する効果と、全 炭酸濃度が高くなることで二酸化炭素分圧が 増加する効果がほぼ等しくなっているためで ある。
（４）他の海域における海洋の二酸化炭素分 圧の長期変化
北 西 太 平 洋 と 同 様 に 、 太 平 洋 赤 道 域 の 西 部 でも表面海水中の二酸化炭素分圧の増加率が 近 年 減 少 傾 向 に あ る こ と が 観 測 さ れ て い る
（Ishii et al., 2009）。一方、太平洋赤道域の 中央部（Feely et al., 2006）、大西洋の亜寒帯 域（Metzl et al., 2010）及び南大洋（Metzl et al., 2009） で は 、 表 面 海 水 中 の 二 酸 化 炭 素 分 圧の増加率が大気中の増加率を上回る結果が 得られている（表1.4-1）。原因として海水温 の上昇などが指摘されているが、自然の変動 による海況の変化か、地球温暖化による海洋 の変化に関係するものかは不明であり、今後 の推移を注意深く監視していく必要がある。
３ 診断
北 西 太 平 洋 （ 東 経137度 線 上 の 北 緯7～33度 平 均 ） に お け る 冬 季 の 二 酸 化 炭 素 濃 度 は 、 1984～2013年の期 間、 大気中 の濃 度と比 べ て 約40ppm低 い 。 し た が っ て こ の 海 域 で は 、 表 面海水が大気中の二酸化炭素を吸収している ことを表している。また表面海水中の二酸化 炭 素 濃 度 は こ の 期 間 増 減 を 繰 り 返 し な が ら 徐々に増加する傾向にあり、平均年増加率は 1.60.2ppm/年である。これは大気中の二酸化 炭素濃度の平均年増加率（1.80.1ppm/年）と ほぼ一致しており、この海域が大気中の二酸 化炭素を吸収する能力には変化がないと推定 される。ただし海洋の二酸化炭素濃度は、水 温の変化や海水の鉛直混合などの比較的短い 期間の変化に影響されやすく、時間的・空間 的に変動が大きいため、これからもその変化 の様子を長期にわたって引き続き注意深く監 視する必要がある。
第１章 地球温暖化に関わる海洋の長期変化 海洋の二酸化炭素濃度の長期変化
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