海は青いと思いますか？あなたは自分の目に騙されています。

海は本当に青いですか？

今週ネイチャー誌に掲載された研究で、MITと英国国立海洋学センターの科学者らは、過去20年間で海の色が大きく変化したと報告している。こうした色の変化は人間の目には微妙にしか見えないが、世界の海洋の 56 パーセントで発生しており、これは地球上の陸地全体の面積よりも広い範囲である。

特に、研究者らは、赤道付近の熱帯海域が時間の経過とともにますます緑化していることを発見した。海の色の変化は、海の表面の生態系も変化していることを示しています。海の色は、水中の生物や物質をそのまま反映しているからです。

現時点では、研究者たちは色の変化を反映して海洋生態系がどのように変化しているのかを正確には言えない。しかし、彼らは一つのことについてはほぼ確信している。それは、人為的な気候変動が原因である可能性が高いということだ。

「私が何年も行ってきたシミュレーションで、海の色のこうした変化は起こるだろうとわかっていました」と、MIT地球大気惑星科学部および地球変動科学センターの上級研究科学者で、この研究の共著者であるステファニー・ドゥトキエヴィッチ氏は言う。 「実際に起こっているのを見るのは驚きではないが、恐ろしいことだ。これらの変化は人間が引き起こした気候変動と一致している。」

「これは、人間の活動が広大な空間規模で地球上の生命にどのような影響を与えているかについてのさらなる証拠となる」と、英国サウサンプトンの国立海洋学センターの筆頭著者であるBB・ケール博士は付け加えた。 「これは人間が生物圏に影響を与えるもう一つの方法だ」

海の色は、海の上層部の物質の視覚的な産物です。一般的に、濃い青色の海水には生命がほとんど存在せず、緑色の海水には主に植物プランクトン（海洋の上層部に豊富に存在するクロロフィルを含む植物のような微生物）などの生態系が存在していることを示しています。

植物プランクトンは海洋食物連鎖の基盤であり、オキアミ、魚、海鳥、海洋哺乳類など、ますます複雑化する生物を支えています。海では、植物プランクトンも二酸化炭素を捕獲して貯蔵する強力な力を持っています。そのため、科学者たちは海面の植物プランクトンを監視し、これらの重要な群集が気候変動にどのように反応するかを観察することに熱心です。これを実行するために、研究者たちは海面から反射される青色光と緑色光の比率に基づいてクロロフィルの変化を追跡した。

しかし、約10年前、国立海洋学センターのステファニー・ヘンソ氏らは、クロロフィルだけを追跡した場合、気候変動によって特に引き起こされた傾向を検出するには少なくとも30年間の継続的な監視が必要になると述べた論文を発表しました。研究チームは、その理由は、クロロフィルの年ごとの大きな自然変動が、クロロフィル濃度に対する人間の影響を圧倒するためだと考えている。

2019年、ドゥトキエヴィッチ氏とその同僚は、新しいモデルを使用して、他の海の色の自然な変動はクロロフィルのそれよりもはるかに小さいことを示す別の論文を発表しました。したがって、気候変動によって引き起こされる変化の兆候は、他の海の色の小さな通常の変化よりも検出しやすいはずです。彼らは、これらの変化は30年ではなく20年の監視で明らかになると予測している。

「それで、クロロフィルだけではなく、他のすべての色の傾向を探ったほうが良いのではないかと考えました。」ケールは言った。 「スペクトルの小さな部分から数値を推定するのではなく、スペクトル全体を見る価値があります。」

今回の研究では、Cael氏と研究チームは、21年間にわたって海の色を監視してきたAqua衛星の中解像度撮像分光放射計（MODIS）による海の色の測定値を分析した。 MODIS は、研究者が従来クロロフィルを推定するために使用してきた 2 つの色を含む 7 つの可視波長を測定します。

衛星が捉えた色の違いは人間の目では区別できないほど微妙です。私たちの目には、海はほとんど青く見えますが、その本当の色は、青から緑、さらには赤までのより微妙な波長の混合であると考えられます。

ケール氏は、2002年から2022年の間に衛星で測定された7つの海の色すべてを使用して統計分析を実施しました。彼はまず、年間を通じてさまざまな地域で7つの色の変化を観察し、その自然な変化を把握しました。その後、彼はズームアウトして、20年間にわたって海の色の年間変化がどのように変化したかを確認しました。この分析では、明らかな傾向、つまり通常の年ごとの変動よりも高い傾向が示されています。

この傾向が気候変動と関連しているかどうかを確認するために、ケール氏はドゥトキエヴィッチ氏が2019年に構築したモデルを調べた。このモデルは、温室効果ガスが増加した場合と増加しなかった場合の2つのシナリオで地球の海洋をシミュレートした。温室効果ガスモデルは、20年以内に世界の海面の約50パーセントの色を変える大きな傾向が現れると予測したが、これはCael氏が現実世界の衛星データを分析したときに発見したものとほぼ同じだった。

20年以下のRrs ToEのモデル化は、観測された20年データのToEと位置と範囲が類似している。

「これは、私たちが観察している傾向が地球システムにおけるランダムな変化ではないことを示唆している」とケール氏は語った。 「これは人為的な気候変動と一致している。」
研究チームの調査結果は、クロロフィル以外の海の色を監視することで、科学者が気候変動による海洋生態系の変化をより明確かつ迅速に検出できる可能性があることを示唆している。

「海の色が変わった」とドゥトキエヴィッチ氏は語った。 「色の変化はプランクトン群集の変化を反映しており、プランクトンを餌とするすべての生物に影響を与えます。また、プランクトンの種類によって吸収能力が異なるため、海洋が吸収する炭素の量も変化します。したがって、モデルがこれらの変化が起こると予測しているだけでなく、海洋が変化していることが今やわかるので、人々にこれを真剣に受け止めてもらいたいのです。」

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06321-z