「塩分バトル」：大西洋 VS 太平洋、塩分濃度の差が静かに拡大中！

制作：中国科学普及協会

著者: Keke (ポピュラーサイエンスクリエイター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：中国の先端技術プロジェクトは、認識の限界を広げるために、「未知の領域」と題する一連の記事を立ち上げ、深宇宙、深地球、深海などの分野で限界を突破した探査結果を概観しています。科学的発見の旅に出て、驚くべき世界を知りましょう。

海は地球の表面の 71% を覆い、地球上で最大の水系です。海水に溶けた塩は海に独特の物理的、化学的特性を与え、地球の気候、海洋生態系、人間の活動に影響を及ぼします。

最近、中国科学院海洋研究所の王凡氏のチームによる研​​究で、驚くべき発見があった。大西洋と太平洋の塩分濃度の差は過去半世紀にわたって拡大し続けているのだ。この発見は、海洋の変化に関する従来の理解に疑問を投げかけるだけでなく、地球規模の気候変動を理解するための新たな視点も提供します。

海洋塩分濃度：地球の気候に影響を与える重要な要因

海洋塩分濃度は海水中の溶解塩の含有量を指し、通常は千分率（‰）または実用塩分単位（PSU）で表されます。海水の基本的な特性の一つである塩分濃度は、海洋循環、気候システム、海洋生物の分布に重要な影響を及ぼします。

大西洋と太平洋は地球上で最も大きな二大海洋であり、その塩分濃度の違いは特に顕著です。大西洋の塩分濃度は一般に太平洋よりも高いです。この違いは、2つの海洋の水塊特性、循環構造、生物地球化学的循環に影響を及ぼし、ひいては地球の気候システムに影響を与えます。

しかし、地球規模の気候変動を背景に、海洋の塩分濃度は大きな変化を遂げています。

王凡氏のチームが行った研究は、20世紀半ば以降の大西洋・太平洋塩分コントラスト（APSC）の強まる傾向と空間構造を初めて定量的に明らかにし、海洋の変化に対する理解に新たな視点をもたらしました。この研究は、海洋塩分濃度の変化の複雑さを示すだけでなく、地球の気候システムにおける海洋の重要な役割を浮き彫りにしています。

さまざまな水の塩分濃度

(画像出典: Wikipedia)

驚くべき発見：塩分濃度の差が拡大している

研究チームは海洋の0～2000メートルの深さでの観測データを分析することで、大西洋と太平洋の塩分濃度の差が1965年以降、明らかに強まる傾向にあることを発見しました。具体的には、大西洋の塩分濃度は全般的に上昇しているのに対し、太平洋の塩分濃度は全般的に低下しています。この傾向は明確な子午線構造を示しており、特に北半球と南半球の亜熱帯地域で顕著です。特に、北緯20度から40度の間では、塩分濃度の差が5.9±0.6%増加しました。

この発見は、大西洋と太平洋の間の「塩分濃度の差」が深まっていることを意味する。このような変化は海洋の物理的特性に影響を与えるだけでなく、地球の気候システムにも大きな影響を及ぼす可能性があります。塩分濃度の差が大きくなると、2つの海洋間の水質量交換、熱伝達、生物地球化学循環に大きな変化が生じ、地球規模の気候パターンに影響を及ぼす可能性があります。

世界平均の海洋塩分濃度

(画像出典: Wikipedia)

塩分濃度変化の要因: 表面淡水フラックスだけではない

従来、海面からの淡水の流れ（降水量や蒸発量など）が塩分濃度の変化に影響を与える主な要因であると考えられてきました。しかし、王凡氏のチームの研究によると、これらの既知の要因に加えて、風の場と海洋の温暖化も塩分濃度の変化に重要な役割を果たしていることがわかりました。研究チームは、革新的な分析方法（熱力学的モード分解）とモードシミュレーションを通じて、一連の重要な発見を明らかにしました。

まず、風の場の長期的な変化は、風による海洋循環の変動につながり、海洋の塩の分布を変えます。このような変化により、一部の地域では塩分濃度が上昇し、他の地域では塩分濃度が減少する可能性があります。第二に、海面の温暖化により水塊形成源が高緯度に移動し、塩分分布にさらに影響を与えます。この移動により、従来の水塊の形成と混合プロセスが変化し、海洋全体の塩分構造に影響が及んでいる可能性があります。

これらのプロセスは連携して「塩分再分配」効果を生み出し、これが塩分差の強まる傾向とその子午線構造の形成における重要な要因となります。注目すべきは、これらのプロセスは大西洋と太平洋の両方で発生するものの、2つの海洋の気候による塩分分布の違いにより、最終的には異なる影響が生じ、塩分差がさらに拡大することになるということです。この発見は、塩分濃度の変化における海洋のダイナミクスの重要性を浮き彫りにし、海洋の変化に対する理解に新たな視点をもたらします。

観測データに基づく 1965 年以降の 0 から 2000 m までの平均海洋塩分濃度の変化 (単位: psu)

（画像出典：参考1）

塩分濃度の変化による広範囲な影響：海面から海洋生態系まで

塩分濃度の差の激化は、興味深い科学的現象であるだけでなく、地球規模の海洋や気候システムに広範囲かつ広範囲にわたる影響を及ぼす可能性があります。研究では、この塩分濃度の差の増大が太平洋の海面上昇傾向を悪化させる可能性があることが判明した。淡水は塩水よりも密度が低いため、塩分濃度が低い太平洋では海面上昇がより顕著になり、沿岸地域や低地の島々に潜在的な脅威をもたらす可能性があります。

さらに、塩分濃度の変化は海洋の成層化（海水の物理的、化学的、生物学的特性が深さとともに層状に変化する現象）を促進し、海水の垂直混合に影響を与える可能性があります。海洋の成層化が進むと、表層水と深層水の間の交換が減少し、栄養素の輸送や海洋生態系のバランスに影響を及ぼす可能性があります。このような変化は海洋食物連鎖や漁業資源に重大な影響を及ぼす可能性があります。

さらに心配なのは、塩分濃度の差が激化することで、太平洋の地下水の低酸素症と酸性化の問題が悪化する可能性があることだ。海水の成層化が進むと深海への酸素供給が減少し、特定の地域で低酸素地帯が形成され、海洋生物の生存が脅かされる可能性があります。同時に、海洋酸性化の進行は石灰化生物（サンゴや貝類など）に悪影響を及ぼし、海洋生態系全体の安定性に影響を及ぼす可能性があります。

これらの潜在的な影響は、海洋塩分濃度の変化を研究することの重要性を浮き彫りにしています。科学者は、これらの変化とその要因をより深く理解することで、将来の海洋の変化をより正確に予測し、気候変動に対応して海洋生態系を保護するための科学的根拠を提供できるようになります。

結論

この研究は、大西洋と太平洋の塩分濃度差が強まる傾向を明らかにしただけでなく、風による海洋循環の変動と水塊源の移動が塩分濃度の変化に果たす重要な役割も明らかにしました。これらの調査結果は、気候モデルの改善と気候予測能力の強化にとって大きな参考価値を持っています。

しかし、海洋塩分濃度の変化に関する研究はまだ長い道のりが残っています。将来科学者が行う可能性のある研究には、塩分濃度の変化が海洋生態系と地球の気候に及ぼす長期的な影響の詳細な調査などが含まれます。海洋塩分濃度の変化のシミュレーションの精度を高めるために気候モデルを改良する。より包括的かつ正確な海洋塩分データを取得するための新たな観測技術と方法を開発します。

さらに、学際的なコラボレーションが重要な役割を果たします。海洋学者、気候科学者、生態学者の共同の取り組みにより、海洋塩分濃度の変化とそれが地球システムに与える影響をより深く理解できるようになります。

一般的に、海洋塩分濃度の変化に関する研究の進歩は、地球規模の気候変動に対処するための新たな視点とツールをもたらします。海洋の変化についてより深く理解することで、将来の環境問題をより適切に予測して対応し、地球の持続可能な発展に貢献できるようになります。

参考文献:

1.Ying Lu et.風と海洋の温暖化により増強された北大西洋と太平洋の塩分コントラスト

2.Nature Climate Change、海洋のダイナミクスが大西洋と太平洋の塩分濃度の差の拡大に寄与