地 球 温 暖 化 の 海 洋 への 影 響 には 海 水 の 温 度 上 昇 による 熱 膨 張 や 陸 上 の 氷 の 融 解 などに 起 因 する 海 面 水 位 の 上 昇 などがある 海 面 水 位 の 上 昇 により 砂 浜 の 消 失 や 海 岸 の 侵 食 高 潮 高 波 による 被

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1 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 世 界 の 年 平 均 気 温 ( 陸 域 における 地 表 付 近 の 気 温 と 海 面 水 温 の 平 均 )は 1891 年 から2012 年 ま での122 年 間 で 100 年 あたり0.68 の 割 合 で 上 昇 しており 特 に1990 年 代 半 ば 以 降 高 温 となる 年 が 頻 出 している( 図 1 1) このような 気 温 の 長 期 上 昇 傾 向 に 対 して 気 候 変 動 に 関 す る 政 府 間 パネル(IPCC) 第 4 次 評 価 報 告 書 (2007)は 20 世 紀 半 ば 以 降 に 観 測 された 世 界 の 平 均 気 温 の 上 昇 のほとん どは 人 間 活 動 に 伴 う 温 室 効 果 ガスの 増 加 によってもたら された 可 能 性 が 非 常 に 高 いと 結 論 づけている 海 洋 は 熱 や 水 蒸 気 温 室 効 果 ガスなどの 交 換 を 通 じて 大 気 と 相 互 に 影 響 を 及 ぼし あっている また 海 洋 は 地 球 表 面 の 約 7 割 を 占 め 大 気 の 図 1-1 世 界 の 年 平 均 気 温 偏 差 約 1000 倍 という 大 きな 熱 容 量 細 線 ( 黒 )は 各 年 の 基 準 値 からの 偏 差 を 示 している 太 線 ( 青 )は をもっている このため 偏 差 の5 年 移 動 平 均 直 線 ( 赤 )は 変 化 傾 向 を 示 している 基 準 値 は 1981~2010 年 の30 年 平 均 値 1961 年 以 降 に 気 候 システムに 加 えられた 熱 の80%を 超 える 部 分 は 海 洋 が 吸 収 していると 考 えられている( 図 1-2;IPCC, 2007) しかし 大 気 と 比 べ て 非 常 に 多 くの 熱 を 海 洋 が 吸 収 しているにもかかわらず 海 洋 の 温 度 変 化 は 大 気 に 比 べ て 緩 やかであり 上 述 の 世 界 の 平 均 気 温 においても 北 半 球 と 南 半 球 に 分 けてみると 海 洋 の 割 合 が 大 きい 南 半 球 の 上 昇 率 が 小 さいという 結 果 が 得 られており 海 洋 は 大 気 の 温 暖 化 の 進 行 を 大 きく 緩 和 し 図 1-2 気 候 システムの 各 構 成 要 素 別 の 貯 エネルギー 変 化 量 ていると 考 えられる 1961 年 から2003 年 ( 青 )と1993 年 から2003 年 ( 赤 紫 色 )における 地 球 上 の 様 々な 構 成 要 素 に 蓄 えられたエネルギーの 変 化 量 黒 太 線 で 示 さ 23 れている 誤 差 推 定 は90% 信 頼 区 間 を 表 す IPCC(2007)より 引 用

2 地 球 温 暖 化 の 海 洋 への 影 響 には 海 水 の 温 度 上 昇 による 熱 膨 張 や 陸 上 の 氷 の 融 解 などに 起 因 する 海 面 水 位 の 上 昇 などがある 海 面 水 位 の 上 昇 により 砂 浜 の 消 失 や 海 岸 の 侵 食 高 潮 高 波 による 被 害 の 増 加 低 地 の 水 没 沿 岸 の 農 地 湖 沼 地 下 水 への 塩 害 の 増 加 などが 考 え られ 我 が 国 も 例 外 ではない また 島 しょ 国 などでは 低 地 の 水 没 によって 国 土 を 大 きく 失 う ことも 懸 念 されている IPCC 第 4 次 評 価 報 告 書 (2007)によると 世 界 の 平 均 海 面 水 位 は1961 年 から2003 年 にかけて 年 間 1.8±0.5mmの 割 合 で 上 昇 しており 21 世 紀 末 (2090~2099 年 )に は 1980~1999 年 の 平 均 海 面 水 位 に 対 して 0.18~0.59m 上 昇 すると 予 測 されている また 地 球 温 暖 化 の 影 響 は 海 氷 域 や 陸 上 における 雪 氷 域 の 縮 小 にも 現 れる IPCC 第 4 次 評 価 報 告 書 (2007)によると 北 極 の 年 平 均 海 氷 域 面 積 は10 年 当 たり2.7±0.6% 縮 小 しており 気 候 モデルによる 予 測 では 北 極 と 南 極 の 海 氷 は 縮 小 すると 予 測 されている 海 氷 域 や 雪 氷 面 は 太 陽 放 射 の 反 射 率 が 海 面 や 陸 面 に 比 べて 大 きいことから これらの 縮 小 によって 太 陽 放 射 の 吸 収 量 が 増 加 し 温 暖 化 を 加 速 することが 懸 念 されている 海 洋 は 温 室 効 果 ガスのなかでも 地 球 温 暖 化 への 影 響 が 最 も 大 きい 二 酸 化 炭 素 を 大 気 中 から 吸 収 しており 大 気 中 の 二 酸 化 炭 素 濃 度 の 変 化 に 深 く 関 与 している 1990 年 代 の 平 均 では 年 間 約 64 億 トン 炭 素 が 人 為 的 に 大 気 中 に 放 出 されている このうち 約 22 億 トン 炭 素 を 海 洋 が 吸 収 して いると 考 えられている(IPCC, 2007) この 章 では 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 として 海 面 水 温 海 面 水 位 海 氷 海 洋 の 温 室 効 果 ガス( 二 酸 化 炭 素 ) 等 について 診 断 する - 参 考 文 献 IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 p 24

3 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 1.1 海 水 温 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 診 断 概 要 診 断 内 容 世 界 の 年 平 均 気 温 ( 陸 域 における 地 表 付 近 の 気 温 と 海 面 水 温 の 平 均 )は 1891 年 から 2012 年 までの122 年 間 で100 年 あたり 約 0.68 の 割 合 で 上 昇 しており 二 酸 化 炭 素 などの 温 室 効 果 ガスの 増 加 に 伴 う 地 球 温 暖 化 が 大 きく 寄 与 していると 考 えられている 地 球 表 面 の 7 割 の 面 積 を 占 め 大 気 の 約 1000 倍 もの 熱 容 量 をもつ 海 洋 は 地 球 温 暖 化 において 大 きな 役 割 を 果 している ここでは 世 界 の 海 面 水 温 と 表 層 水 温 について 2012 年 までの 長 期 変 化 傾 向 を 診 断 する 診 断 結 果 世 界 の 年 平 均 海 面 水 温 は 1891 年 から2012 年 の122 年 間 に100 年 あたり0.51 上 昇 してい た これは 世 界 の 陸 上 気 温 ( 陸 域 における 地 表 付 近 の 気 温 )の 上 昇 率 (100 年 あたり 0.83 )より 小 さかった また 半 球 別 に 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 をみると 北 半 球 (100 年 あたり0.55 )のほうが 南 半 球 (100 年 あたり0.48 )より 上 昇 率 が 大 きかった 世 界 の 年 平 均 表 層 水 温 ( 海 面 から 深 さ700mまでの 平 均 水 温 ) は1950 年 から2012 年 の63 年 間 に10 年 あたり0.021 上 昇 していた これらの 事 実 は 地 球 温 暖 化 予 測 実 験 で 利 用 する 気 候 モデルと 呼 ばれる 数 値 モデルによる 再 現 結 果 と 符 合 している 海 面 水 温 や 表 層 水 温 の 長 期 的 な 上 昇 傾 向 には 地 球 温 暖 化 の 影 響 が 現 れている 可 能 性 が 高 い 1 海 面 水 温 表 層 水 温 の 基 礎 知 識 (1) 海 面 水 温 の 平 均 分 布 海 面 水 温 とは 大 気 と 海 洋 の 境 界 ( 海 面 ) の 水 温 のことである 現 実 には 海 面 そのもの の 温 度 を 測 定 することは 不 可 能 であり 手 法 によって 観 測 する 深 さが 異 なるが 通 常 深 さ 10m 程 度 までの 水 温 観 測 値 を 海 面 水 温 として いる 地 球 が 球 形 であるために 海 洋 が 太 陽 から 受 け 取 る 熱 量 ( 日 射 量 )は 緯 度 によって 異 な る 図 (a)に 年 平 均 海 面 水 温 の 平 年 値 (1981~2010 年 の30 年 平 均 値 )の 分 布 を 示 す 全 体 としては 低 緯 度 で 高 く 高 緯 度 で 低 い という 水 温 分 布 になっている また 地 球 の 自 転 軸 が 公 転 面 に 対 して 傾 いているため 海 面 が 受 ける 日 射 量 は 季 節 によって 異 なり 海 面 水 温 の 分 布 は 季 節 変 化 する 図 (b) (c)に1 月 7 月 の 海 面 水 温 の 分 布 を 示 す 中 高 緯 度 においては 年 平 均 と 比 較 して 1 月 の 水 温 は 北 半 球 側 で 低 く 南 半 球 側 で 高 い 一 方 7 月 の 水 温 は 北 半 球 側 で 高 く 南 半 球 側 で 低 く なっている また 海 面 水 温 は 大 気 の 運 動 の 影 響 も 受 けている 例 えば 太 平 洋 赤 道 域 の 海 面 付 近 では 貿 易 風 と 呼 ばれる 東 風 が 吹 いている この 東 風 によって 海 面 付 近 の 暖 かい 水 が 太 平 洋 の 西 部 に 吹 き 寄 せられ それを 補 償 するよ うに 東 部 の 南 米 沖 では 深 いところから 冷 た 25

4 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 い 水 が 海 面 近 くに 湧 き 上 っている 図 (a)をみると 太 平 洋 赤 道 域 の 海 面 水 温 は 西 部 で 高 く 東 部 で 低 くなっていることがわか る また 北 半 球 ( 南 半 球 )の 大 陸 の 西 岸 付 近 では 岸 に 沿 って 南 向 き( 北 向 き)の 風 が 吹 くと 海 面 付 近 の 暖 かい 海 水 は 風 の 方 向 に 力 を 受 けるとともに 地 球 自 転 によるみかけ の 力 であるコリオリ 力 を 受 け 沖 側 へ 流 され る それを 補 償 するように 深 いところから 冷 たい 水 が 海 面 近 くに 湧 き 上 ってくることが ある 例 えば 7 月 の 北 米 西 岸 付 近 の 海 面 水 温 が 周 囲 より 低 い 原 因 の 一 つもこの 湧 き 上 が りだと 考 えられる( 図 (c)) このように 海 面 水 温 は 日 射 大 気 の 運 (a) 年 平 均 (b)1 月 (c)7 月 図 海 面 水 温 の 平 年 値 の 分 布 ( 単 位 : ) (a) 年 平 均 (b)1 月 (c)7 月 平 均 値 は1981~2010 年 の30 年 平 均 値 26

5 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 動 海 水 の 運 動 地 形 といった 様 々な 要 因 に よって 複 雑 な 分 布 をしている (2) 気 候 変 動 と 海 面 水 温 の 変 動 気 温 や 降 水 量 などの 平 均 状 態 とその 変 動 に 直 接 影 響 を 及 ぼすのは 大 気 であるが 大 気 や 水 の 循 環 の 変 動 には 海 洋 陸 面 雪 氷 の 変 動 が 深 くかかわっている そこで 大 気 海 洋 陸 面 雪 氷 を 相 互 に 関 連 する 一 つのシス テムとして 捉 えて 気 候 システム と 呼 ぶ 気 候 システムを 十 分 長 い 時 間 平 均 した 平 均 的 な 状 態 を 気 候 状 態 と 呼 ぶ 海 面 水 温 の 分 布 は 気 候 状 態 の 決 定 に 重 要 な 役 割 を 果 たしている 海 面 水 温 が 与 えられ ると 熱 帯 では 積 乱 雲 の 分 布 ( 大 気 を 駆 動 す る 熱 源 の 分 布 )が 大 体 決 まり 中 緯 度 では 低 気 圧 の 急 速 な 発 達 などに 影 響 を 与 えることに なる しかしながら (1)で 述 べたように 海 面 水 温 は 日 射 や 大 気 の 運 動 などの 影 響 を 受 け るので 気 候 状 態 は 実 際 には 大 気 と 海 洋 の 相 互 作 用 の 結 果 として 決 まる 大 気 - 海 洋 相 互 作 用 は 気 候 状 態 を 形 成 するのみならず 気 候 変 動 ( 気 候 状 態 からのずれで 時 間 ス ケールの 長 いもの)も 引 き 起 こしている 大 気 - 海 洋 相 互 作 用 によって 引 き 起 こされ ると 考 えられる 気 候 変 動 には 数 年 規 模 で 変 動 するエルニーニョ/ラニーニャ 現 象 十 年 か ら 数 十 年 規 模 で 変 動 する 太 平 洋 十 年 規 模 振 動 などがある これらは 海 面 水 温 の 変 動 を 伴 い 大 気 と 海 洋 が 連 動 した 自 然 変 動 である 図 図 にそれぞれの 現 象 時 の 典 型 的 な 海 面 水 温 の 変 動 パターンを 示 す エル ニーニョ/ラニーニャ 現 象 太 平 洋 十 年 規 模 振 動 の 詳 細 は をそれぞれ 参 照 されたい (3) 地 球 温 暖 化 と 海 面 水 温 表 層 水 温 の 変 化 世 界 各 地 の 陸 上 の 観 測 所 で 観 測 された 地 上 気 温 から 求 めた 世 界 の 平 均 気 温 には 年 々か ら 数 十 年 規 模 の 自 然 変 動 と 期 間 全 体 を 通 し た 上 昇 の 傾 向 が 現 れている( 図 1-1 参 照 ) こ の 上 昇 傾 向 は 地 球 温 暖 化 の 現 れであり IPCC は 第 4 次 評 価 報 告 書 で 20 世 紀 半 ば 以 降 に 観 測 された 世 界 の 平 均 気 温 の 上 昇 のほとんどは 人 間 活 動 に 伴 う 温 室 効 果 ガスの 増 加 によって もたらされた 可 能 性 が 非 常 に 高 いと 結 論 づけ ている(IPCC, 2007) 過 去 約 50 年 間 に 地 球 温 暖 化 によって 気 候 システムに 貯 えられた 熱 量 の 大 部 分 は 海 洋 の 貯 熱 量 の 増 加 となってい 図 エルニーニョ 現 象 時 の 典 型 的 な 海 面 水 温 平 年 差 の 空 間 分 布 ( 単 位 : ) 27

6 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 図 太 平 洋 十 年 規 模 振 動 の 指 数 が 正 のときの 典 型 的 な 海 面 水 温 平 年 差 の 空 間 分 布 ( 単 位 : ) ると 見 積 もられており( 図 参 照 ) その 約 3 分 の2が 海 面 から 深 さ700mまでに 蓄 えら れているとされている 地 球 の 表 面 の7 割 を 占 め 大 気 のおよそ1000 倍 もの 熱 容 量 をもつ 海 洋 は 大 気 の 温 暖 化 に 大 きな 影 響 を 及 ぼして いると 考 えられる 気 候 モデルと 呼 ばれる 数 値 モデルで 地 球 温 暖 化 について 計 算 した 予 測 結 果 では 海 上 の 気 温 より 陸 上 の 気 温 の 上 昇 が 大 きくなってい る この 理 由 には 1 陸 面 は 海 面 より 蒸 発 に よる 冷 却 効 果 が 小 さいこと 2 大 陸 は 海 洋 よ り 熱 容 量 が 小 さいこと が 指 摘 されている ( 真 鍋,2001) また 南 半 球 より 北 半 球 の 気 温 の 上 昇 が 大 きくなっている これは 北 半 球 のほうが 大 陸 の 占 める 割 合 が 大 きいから である 気 候 モデルの 予 測 結 果 は 大 気 の 温 暖 化 に 海 洋 の 存 在 が 影 響 を 及 ぼすこととともに 地 球 温 暖 化 によって 海 面 水 温 に 現 れる 変 化 1 が 陸 上 気 温 のそれとは 異 なることを 示 している 以 下 では 100 年 以 上 の 期 間 にわたる 歴 史 的 な 1 海 面 水 温 の 長 期 変 動 が 船 舶 などで 観 測 された 海 上 の 気 温 の 長 期 変 動 と 同 様 な 振 る 舞 いをすることが 示 さ れている( 浅 井,1988など) 観 測 データをもとに 作 成 した 時 間 的 空 間 的 に 均 質 な 海 面 水 温 データベースや50 年 以 上 に わたる 表 層 水 温 データベースを 用 いて 世 界 の 海 面 水 温 と 表 層 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 を 示 す 2 海 面 水 温 の 監 視 (1)100 年 以 上 の 期 間 にわたる 海 面 水 温 の 客 観 解 析 気 候 の 長 期 変 動 や 地 球 温 暖 化 の 監 視 のため には 長 期 にわたる 観 測 データが 不 可 欠 であ る また 観 測 のない 領 域 の 値 を 適 切 に 推 定 するには 時 間 的 空 間 的 に 不 規 則 に 分 布 す る 観 測 データを 合 理 的 に 内 挿 する 必 要 がある 船 舶 が 観 測 通 報 する 海 面 水 温 をはじめと する 海 洋 気 象 データが 長 年 にわたって 蓄 積 されてきたが 近 年 それらが 電 子 媒 体 化 さ れ 容 易 に 多 量 のデータを 扱 えるようになっ てきた こうしたデータとして 米 国 海 洋 大 気 庁 (NOAA) 作 成 のICOADS( International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set)や 神 戸 コレクション( 神 戸 海 洋 気 象 台 ( 現 神 戸 地 方 気 象 台 )が 収 集 した 過 去 の 海 洋 気 象 28

7 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 図 気 候 システムの 各 構 成 要 素 別 の 貯 エネ ルギー 変 化 量 青 色 は1961~ 2003 年 紫 色 は1993~2003 年 の 期 間 における 変 化 量 を 示 す IPCC(2007)より データ)を 気 象 庁 と 日 本 気 象 協 会 がデジタル 化 したものがある 気 象 庁 では この 二 つのデータや 現 業 的 に 収 集 している 近 年 のデータなどを 合 わせた100 年 以 上 にわたる 歴 史 的 な 観 測 データを 用 いて 客 観 解 析 ( 観 測 データから 規 則 的 に 配 列 され た 格 子 点 上 の 値 を 合 理 的 に 推 定 する 作 業 )を 行 い 1891 年 から 現 在 までの100 年 以 上 にわた る1 度 格 子 の 海 面 水 温 と 海 上 気 象 要 素 の 格 子 点 データを 整 備 した(COBE :Centennial in-situ Observation-Based Estimates of the variability of sea surface temperatures and marine meteorological variables) このうち 海 面 水 温 のデータセットをCOBE-SST( Sea Surface Temperature)と 呼 ぶ COBE-SSTは 19 世 紀 末 から 現 在 までの 世 界 全 体 を 対 象 にした 客 観 解 析 値 で 空 間 の 分 解 能 は 経 度 緯 度 とも1 度 となっている 客 観 解 析 の 前 に 観 測 データには 品 質 管 理 が 施 されるが その 際 1950 年 以 前 のデータに は 観 測 方 法 の 違 いによる 観 測 誤 差 が 比 較 的 大 きいため それらを 補 正 している また 客 観 解 析 には 最 適 内 挿 法 と 呼 ばれる 方 法 を 用 いている 詳 しくは Ishii et al.(2005)や 石 井 ほか(2003)を 参 照 されたい ここでは 1891~2012 年 のCOBE-SSTを 用 いて 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 を 診 断 する (2) 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 図 に 世 界 の 年 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 図 世 界 の 年 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 経 年 変 化 (1891~2012 年 ) 各 年 の 値 を 黒 い 実 線 5 年 移 動 平 均 値 を 青 い 実 線 長 期 変 化 傾 向 を 赤 い 実 線 で 示 す 平 年 値 は1981 ~2010 年 の30 年 平 均 値 29

8 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 時 系 列 を 示 す 5 年 移 動 平 均 値 ( 図 の 青 い 曲 線 )では 1910 年 頃 に 極 小 1940 年 代 初 頭 に 極 大 となっている それ 以 降 しばらく 横 ば い 傾 向 であったが 1970 年 代 半 ば 以 降 再 び 上 昇 傾 向 となった 2000 年 代 に 入 ってからは 上 昇 傾 向 は 鈍 っている このように 世 界 の 年 平 均 海 面 水 温 は 十 年 ~ 数 十 年 の 時 間 ス ケールで 変 動 しつつ 上 昇 している こうした 海 面 水 温 の 長 期 変 動 は 陸 上 気 温 ( 陸 域 における 地 表 付 近 の 気 温 )とおおまか には 同 じパターンとなっている( 図 ) また 1891 年 から2012 年 までの 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 ( 図 の 赤 の 直 線 )は100 年 あ たり0.51±0.05 の 上 昇 で 上 昇 率 は 陸 上 気 温 ( 同 じ 期 間 に100 年 あたり0.83 上 昇 )より 小 さな 値 となっている( 上 昇 率 は 線 形 回 帰 から 求 めたもので 95%の 信 頼 限 界 を±を 付 記 し た 数 値 で 示 している) これら 陸 上 気 温 と 海 面 水 温 を 平 均 した 世 界 全 体 の 年 平 均 地 上 気 温 の 上 昇 率 は 100 年 あたり0.68 となっている 半 球 別 に 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 をみてみ ると 北 半 球 では100 年 あたり0.55 の 上 昇 南 半 球 では100 年 あたり0.48 の 上 昇 であった 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 の 分 布 を 図 に 示 す 相 対 的 に 大 西 洋 とインド 洋 での 上 昇 が 大 きく 南 太 平 洋 での 上 昇 が 小 さい 時 間 的 な 変 化 を 海 域 ごとに 見 るために 図 のように 南 北 太 平 洋 南 北 大 西 洋 インド 洋 の5 海 域 に 区 分 して 図 に それぞれ の 海 域 の 海 面 水 温 平 年 差 の 時 系 列 を 示 す 5 年 移 動 平 均 値 ( 図 の 青 い 曲 線 )では 1910 年 頃 に 極 小 1940 年 代 初 頭 に 極 大 1970 年 代 半 ば 以 降 再 び 上 昇 傾 向 といった 特 徴 が ほぼ 全 ての 海 域 に 共 通 してみられる 北 大 西 洋 の 海 面 水 温 の 変 動 については 大 西 洋 数 十 年 周 期 振 動 (Atlantic Multi-decadal Oscillation)と 呼 ばれる 海 面 水 温 の 温 暖 な 時 期 と 寒 冷 な 時 期 が 数 十 年 規 模 で 交 互 に 発 生 するような 数 十 年 規 模 の 自 然 変 動 が 存 在 しており 1990 年 代 半 ば 以 降 の 海 面 水 温 の 急 激 な 上 昇 については 長 期 的 な 海 面 水 温 の 上 昇 に 加 え この 自 然 変 動 の 影 響 によるものと 考 えられる(IPCC, 2007) 5 海 域 の 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 ( 図 の 赤 の 直 線 )は100 年 あたり0.4~0.7 の 上 昇 であった 図 世 界 の 年 平 均 陸 上 気 温 の 平 年 差 の 経 年 変 化 (1880~2012 年 ) 各 年 の 平 均 気 温 の 基 準 値 からの 偏 差 を 黒 い 実 線 偏 差 の5 年 移 動 平 均 を 青 い 実 線 長 期 的 な 変 化 傾 向 を 赤 い 実 線 で 示 す 基 準 値 は1981~2010 年 の30 年 平 均 値 30

9 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 図 年 平 均 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 (1891~2012 年 ) 1891~2012 年 における100 年 当 たりの 変 化 傾 向 変 化 が90% 以 上 の 信 頼 度 で 統 計 的 に 有 意 な 領 域 に+を 付 けた 図 海 域 区 分 1: 北 太 平 洋 2: 南 太 平 洋 3: 北 大 西 洋 4: 南 大 西 洋 5:インド 洋 3 表 層 水 温 の 監 視 (1)50 年 以 上 の 期 間 にわたる 表 層 水 温 の 客 観 解 析 海 洋 表 層 は 海 面 を 通 じて 大 気 と 直 接 熱 をや り 取 りし 海 洋 に 蓄 えられた 熱 量 の3 分 の2が 海 面 から 深 さ700mまでに 吸 収 されていると 見 積 もられている このため 海 洋 表 層 は 気 候 変 動 において 重 要 な 役 割 を 果 たしている 表 層 水 温 についても 海 面 水 温 と 同 様 に 観 測 データを 客 観 解 析 して 格 子 点 上 の 解 析 値 を 作 成 し 長 期 変 化 傾 向 を 診 断 する 海 洋 内 部 の 観 測 は 海 面 水 温 に 比 べて 観 測 数 が 少 なく 時 代 をさかのぼるにつれて あるいは 観 測 深 度 が 深 くなるにつれて 観 測 数 が 少 なくなる これらの 事 情 を 考 慮 して ここでは 海 面 から 深 さ700mまでの 海 洋 表 層 について 1950 年 か ら 2012 年 までの63 年 間 を 対 象 に 客 観 解 析 を 行 った 客 観 解 析 は Ishii and Kimoto(2009)の 手 法 に 従 い 世 界 全 体 の 緯 度 経 度 それぞれ1 度 ご 31

10 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 北 太 平 洋 北 大 西 洋 南 太 平 洋 南 大 西 洋 インド 洋 図 各 海 域 の 年 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 経 年 変 化 (1891~2012 年 ) 各 年 の 値 を 黒 い 実 線 5 年 移 動 平 均 値 を 青 い 実 線 長 期 変 化 傾 向 を 赤 い 実 線 で 示 す 平 年 値 は 1981~2010 年 の30 年 平 均 値 と 海 面 から 深 さ700mまでに16 層 の 格 子 を 対 32

11 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 と 海 面 から 深 さ700mまでに16 層 の 格 子 を 対 象 に 1950 年 1 月 から1か 月 ごとに 行 っている また 観 測 方 法 の 違 いによる 誤 差 も 補 正 して いる この 客 観 解 析 値 を 用 いて 表 層 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 を 診 断 する (2) 表 層 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 図 に 世 界 の 年 平 均 表 層 水 温 平 年 差 の 時 系 列 を 示 す 世 界 全 体 で 平 均 した 表 層 水 温 は 年 ごとに 上 昇 下 降 を 繰 り 返 しつつも1950 年 以 降 長 期 的 に 上 昇 傾 向 にあり 1950 年 から 2012 年 の63 年 間 に10 年 あたり0.021±0.003 (±は95%の 信 頼 区 間 )の 割 合 で 上 昇 していた 近 年 では1990 年 代 半 ばから2000 年 代 初 めにか けて 特 に 大 きな 昇 温 がみられ その 後 も 水 温 が 高 い 状 態 が 続 いている 2000 年 代 に 入 って から 上 昇 傾 向 が 鈍 っている 様 子 が 見 られる が 引 き 続 き 有 意 に 上 昇 している 700mよ りも 深 い 層 では2000 年 代 以 降 も 水 温 の 上 昇 が 続 いているという 研 究 があり(Levitus et al., 2012;Balmaseda et al., 2013) 地 球 温 暖 化 の 監 視 において 海 洋 内 部 の 水 温 の 把 握 が 重 要 で あることを 示 している 1950 年 から2012 年 の 間 に 海 面 水 温 は10 年 あたり0.072 の 割 合 で 上 昇 しており 上 昇 率 は 表 層 水 温 のほうが 小 さくなっている 海 面 水 温 と 同 じく 図 の5 海 域 に 区 分 し た 表 層 水 温 平 年 差 の 時 系 列 を 図 に 示 す 上 昇 率 は 海 域 によって 異 なり 北 大 西 洋 の 上 昇 率 が10 年 あたり0.051±0.007 で 5 海 域 中 最 も 大 きい 値 となった 4 診 断 世 界 の 年 平 均 海 面 水 温 は 年 々から 数 十 年 規 模 の 自 然 変 動 を 伴 いつつ 1891 年 から2012 年 までの122 年 間 で100 年 あたり0.51 の 割 合 で 上 昇 していた これは 陸 上 気 温 の 上 昇 率 (100 年 あたり0.83 )より 小 さかった また 北 半 球 の 海 面 水 温 の 上 昇 率 のほうが 南 半 球 よ り 大 きかった 世 界 の 表 層 水 温 ( 海 面 から 深 さ700mまでの 平 均 水 温 )も 海 面 水 温 と 同 様 に 様 々な 時 間 図 世 界 の 年 平 均 表 層 水 温 平 年 差 の 経 年 変 化 (1950~2012 年 ) 丸 付 きの 実 線 は 年 々の 値 陰 影 は 各 年 の 解 析 値 の95% 信 頼 区 間 を 表 す 平 年 値 は1981~2010 年 の30 年 平 均 値 33

12 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 スケールの 自 然 変 動 を 伴 いつつも 1950 年 か ら2012 年 までの63 年 間 で10 年 あたり0.021 の 割 合 で 上 昇 していた この 上 昇 率 は 同 じ 期 間 の 海 面 水 温 の 上 昇 率 (10 年 あたり0.072 の 上 昇 )よりも 小 さかった これらの 事 実 は 地 球 温 暖 化 予 測 実 験 で 利 (a) 北 太 平 洋 (c) 北 大 西 洋 (b) 南 太 平 洋 (d) 南 大 西 洋 (e) インド 洋 図 各 海 域 の 年 平 均 表 層 水 温 平 年 差 の 経 年 変 化 (1950~2012 年 ) (a) 北 太 平 洋 (b) 南 太 平 洋 (c) 北 大 西 洋 (d) 南 大 西 洋 (e)インド 洋 実 線 は 年 々の 値 陰 影 は 各 年 の 値 の95% 信 頼 区 間 を 表 す 平 年 値 は1981~2010 年 の30 年 平 均 値 34

13 世 界 の 海 面 水 温 表 層 水 温 用 する 気 候 モデルと 呼 ばれる 数 値 モデルによ る 再 現 結 果 と 符 合 しており 陸 面 は 海 面 より 蒸 発 による 冷 却 効 果 が 小 さいことや 大 陸 は 海 洋 より 熱 容 量 が 小 さいことに 起 因 している と 考 えられる 海 面 水 温 と 表 層 水 温 の 長 期 的 な 上 昇 傾 向 には 地 球 温 暖 化 の 影 響 が 現 れて いる 可 能 性 が 高 い 参 考 文 献 浅 井 冨 雄,1988: 気 候 変 動 - 異 常 気 象 長 期 変 動 の 謎 を 探 る-. 東 京 堂 出 版,202pp. Balmaseda, M. A., K. E. Trenberth, and E. Kallen, 2013: Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content. Geophys. Res. Lett., 40, 1-6, doi: /grl Ishii, M. and M. Kimoto, 2009: Reevaluation of historical ocean heat content variations with timevarying XBT and MBT depth bias corrections. J. Oceanogr., 65, Ishii, M., A. Shouji, S. Sugimoto and T. Matsumoto, 2005 : Objective analyses of sea-surface temperature and marine meteorological variables for the 20th Century using ICOADS and the Kobe Collection. Int. J. Climatol., 25, 石 井 正 好 小 司 晶 子 杉 本 悟 史 松 本 隆 則, 2003: 海 面 水 温 ならびに 海 上 気 象 要 素 の 客 観 解 析 データベース:COBE. 月 刊 海 洋,35(11), Levitus, S., J. I. Antonov, T. P. Boyer, O. K. Baranova, H. E. Garcia, R. A. Locarnini, A. V. Mishonov, J. R. Reagan, D. Seidov, E. S. Yarosh, and M. M. Zweng, 2012: World ocean heat content and thermosteric sea level change ( m), Geophys. Res. Lett., 39, L10603, doi: /2012gl 真 鍋 淑 郎,2001: 大 気 海 洋 陸 面 結 合 モデル による 温 暖 化 予 測. 月 刊 海 洋 号 外,No.24,

14 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 1.1 海 水 温 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 診 断 概 要 診 断 内 容 北 大 西 洋 のグリーンランド 沖 や 南 極 海 の 南 極 大 陸 陸 棚 周 辺 で 表 層 の 海 水 が 冷 却 され 形 成 される 低 水 温 高 塩 分 の 重 たい 水 が 海 洋 の 底 層 にまで 沈 み 込 み 北 太 平 洋 やインド 洋 な どで 上 昇 して 再 び 高 緯 度 域 へと 戻 っていくという 約 1000 年 の 時 間 スケールで 海 洋 全 体 を 巡 る 循 環 を 深 層 循 環 という この 深 層 循 環 は 高 緯 度 域 に 運 ばれた 暖 かい 海 水 が 冷 却 され る 際 大 量 の 熱 を 大 気 に 放 出 するため 気 候 の 形 成 に 大 きな 役 割 を 担 っており 気 候 変 動 においても 重 要 な 役 割 を 果 たしてしていると 考 えられる 近 年 太 平 洋 における 底 層 水 の 経 路 に 沿 って 水 温 上 昇 が 観 測 されており 深 層 循 環 の 変 化 が 示 唆 されている ここでは 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 の 状 況 を 診 断 する 診 断 結 果 2010~2012 年 の 観 測 と1980~1990 年 代 の 観 測 の 比 較 から 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 に 0.004~0.005 の 上 昇 がみられる 太 平 洋 では 1990 年 代 以 降 他 の 海 域 においても 同 程 度 の 底 層 の 水 温 上 昇 が 確 認 されている これらの 観 測 結 果 や 数 値 モデルによる 解 析 結 果 か ら 北 西 太 平 洋 の 底 層 での 水 温 上 昇 は 南 極 周 辺 の 海 域 における 海 水 の 冷 却 が 弱 まり 沈 み 込 む 海 水 が 減 少 した 影 響 が 海 底 地 形 に 沿 って 数 十 年 かけて 北 西 太 平 洋 まで 伝 播 し 水 温 の 上 昇 として 現 れたものであることが 示 されている このような 底 層 の 水 温 上 昇 が 地 球 温 暖 化 に 伴 うものかどうかについては 継 続 的 な 観 測 データによる 検 証 が 必 要 である 1 深 層 循 環 の 基 礎 知 識 (1) 深 層 循 環 北 大 西 洋 のグリーンランド 沖 や 南 極 海 の 南 極 大 陸 陸 棚 周 辺 の 海 域 で 表 層 の 海 水 は 大 気 による 強 い 冷 却 を 受 けるため 低 水 温 高 塩 分 の 密 度 の 大 きい( 重 い) 海 水 が 形 成 され 海 底 まで 沈 み 込 み 海 洋 の 底 層 ( 水 深 約 4000m 以 深 )を 地 球 全 体 に 広 がっていく この 密 度 の 大 きい 水 が 形 成 される 過 程 は 両 海 域 で 異 なる 北 大 西 洋 のグリーンランド 沖 では 高 塩 分 の 水 が 湾 流 によって 南 から 運 ばれている ため 強 い 冷 却 によって 形 成 されるのに 対 し 南 極 大 陸 陸 棚 周 辺 の 海 域 では 水 温 が 低 く なって 海 水 が 凍 る 際 に 真 水 だけが 凍 り 凍 ら ずに 残 った 海 水 の 塩 分 が 高 くなることによっ て 形 成 される 沈 み 込 んだ 海 水 は 海 中 を 移 動 するうちに 周 囲 の 海 水 と 混 合 したり 海 底 からの 地 熱 に より 暖 められたりすることで 軽 くなり 再 び 浮 き 上 がってくる 南 極 大 陸 陸 棚 周 辺 やグ リーンランド 周 辺 で 形 成 された 重 たい 海 水 は やがてインド 洋 や 太 平 洋 の 海 底 付 近 を 北 上 し 36

15 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 北 上 しながら 軽 くなった 海 水 はゆっくりと 上 昇 し 海 洋 深 層 ( 水 深 約 2000m~4000m)を 南 下 する これらの 循 環 は 約 1000 年 の 時 間 ス ケールで 海 洋 全 体 を 循 環 している( 図 ) 海 洋 の 深 層 循 環 は 非 常 にゆっくりとし ているが 膨 大 な 量 の 海 水 を 運 ぶため 地 球 全 体 の 南 北 の 熱 バランスに 大 きく 寄 与 してお り 気 候 変 動 に 重 要 な 役 割 を 果 たしている 深 層 循 環 は 高 緯 度 域 で 表 層 の 海 水 が 沈 み 込 むことによって 維 持 されていることから 地 球 温 暖 化 に 伴 って 海 水 の 沈 み 込 みが 起 こる 高 緯 度 域 の 海 水 温 が 上 昇 した 場 合 氷 河 や 氷 床 といった 氷 の 融 解 及 び 降 水 の 増 加 などに よって 低 塩 分 化 した 場 合 には 表 層 の 海 水 が 軽 くなるために 深 層 へ 沈 み 込 む 量 が 減 少 し 深 層 循 環 が 一 時 的 であれ 弱 まることが 考 えら れる 気 候 モデルによるシミュレーション 結 果 などから 深 層 循 環 が 弱 まった 場 合 には 世 界 各 地 の 気 候 を 変 える 可 能 性 が 指 摘 されて いる 例 えば 1 万 年 以 上 前 には 氷 期 の 終 了 に 伴 う 温 暖 化 が 進 行 する 時 期 に 温 暖 な 亜 間 氷 期 から 突 然 寒 冷 化 し 亜 氷 期 になったヤンガー ドリアスと 呼 ばれる 時 期 があった この 気 候 の 変 化 は 深 層 循 環 の 大 きな 変 化 が 原 因 という 説 が 有 力 といわれている (2) 太 平 洋 における 深 層 循 環 よって 形 成 された 底 層 水 ( 周 極 底 層 水 Circumpolar Deep Water)が 海 底 に 沿 って 北 太 平 洋 まで 北 上 する 間 に 海 底 からの 地 熱 や 上 層 の 海 水 との 混 合 により 水 温 が 上 昇 して 軽 くな り 北 太 平 洋 深 層 水 として 太 平 洋 の 深 さ2000 ~3000mの 深 層 を 南 へ 戻 ると 考 えられている ( 図 ) 底 層 水 は 形 成 域 に 近 いほど 形 成 された 時 の 海 水 の 特 徴 ( 低 温 高 塩 分 高 酸 素 な ど)を 強 く 残 している また 底 層 水 の 流 れ は 海 底 地 形 の 影 響 を 強 く 受 けるため これま でに 得 られた 観 測 結 果 と 海 底 地 形 から 底 層 水 の 経 路 を 推 定 することができる 太 平 洋 の 底 層 水 は 南 太 平 洋 では 海 盆 の 西 岸 に 沿 って 北 上 し サモア 水 路 ( 図 中 の S マークで 示 した 地 点 )を 通 過 すると 中 央 太 平 洋 海 盆 を 北 へ 進 む 東 側 分 枝 流 とメラ ネシア 海 盆 へと 進 む 西 側 分 枝 流 に 分 かれる 東 側 分 枝 流 は 北 緯 10 度 付 近 で 更 に 分 岐 して 東 に 流 れ ハワイ 島 南 方 を 通 って 北 東 太 平 洋 海 盆 に 入 る それ 以 外 の 東 側 分 枝 流 は 北 に 流 れウェーク 島 水 路 ( 図 中 の W マー クで 示 した 地 点 )を 通 過 して 日 本 列 島 の 東 に 達 する 西 側 分 枝 流 は 東 マリアナ 海 盆 を 北 上 して 日 本 列 島 東 方 で 東 側 分 枝 流 と 合 流 し 北 海 道 千 島 列 島 アリューシャン 列 島 太 平 洋 では 南 極 周 辺 の 海 域 での 冷 却 に 図 海 洋 の 深 層 循 環 の 模 式 図 海 洋 の 循 環 を 表 層 と 深 層 の2 層 に 単 純 化 したもの で 赤 線 は 表 層 流 青 線 は 深 層 流 を 示 す(IPCC (2001)をもとに 作 成 ) 図 太 平 洋 における 深 層 循 環 の 模 式 図 西 経 165 度 に 沿 ったポテンシャル 水 温 ( 単 位 : )の 鉛 直 分 布 に 深 層 循 環 の 模 式 図 を 重 ね た 北 太 平 洋 における 底 層 水 とその 上 層 にある 深 層 水 の 境 界 はポテンシャル 水 温 1.2 とされてい る(Johnson and Toole, 1993; Fukasawa et al., 2004) ポテンシャル 水 温 は 米 国 海 洋 大 気 庁 海 洋 データセンター 作 成 のWorld Ocean Atlas 2009の 気 候 値 データ(Locarnini et al., 2010; Antonov et al., 2010)から 算 出 37

16 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 の 沖 合 を 通 って 北 東 太 平 洋 海 盆 に 入 る なお 東 マリアナ 海 盆 を 通 る 西 側 分 枝 流 の 一 部 は マリアナ 海 嶺 とヤップ 海 嶺 の 間 にある 狭 い 谷 のような 地 形 ( 図 中 の M マークで 示 した 地 点 )を 通 って 日 本 の 南 のフィリピン 海 底 層 部 へ 流 入 している(Kawabe and Fujio, 2010) 1990 年 代 に 世 界 各 国 の 協 力 のもとで 各 大 洋 において 東 西 南 北 方 向 に 岸 から 岸 ま でに 及 ぶ 海 面 から 海 底 までの 水 温 や 塩 分 な どの 高 精 度 な 観 測 が 実 施 された( 世 界 海 洋 循 環 実 験 計 画 ( World Ocean Circulation Experiment, WOCE)) 近 年 当 時 行 った 観 測 ラインにおいて 再 観 測 が 行 われ WOCEで の 観 測 との 比 較 から 太 平 洋 の 底 層 水 の 水 温 が 約 10~15 年 間 で0.005~0.01 上 昇 したこと が 報 告 されている(Fukasawa et al., 2004; Kawano et al., 2006; Johnson et al., 2007) こ の 変 化 のメカニズムについて 海 洋 データ 同 化 手 法 を 用 いた 数 値 モデルによる 数 値 実 験 の 結 果 南 極 アデリー 海 岸 沖 での 海 水 の 沈 み 込 みの 減 少 に 起 因 する 深 層 循 環 の 変 動 が 深 層 循 環 の 約 1000 年 という 時 間 スケールに 比 べて はるかに 短 い 約 40 年 で 北 太 平 洋 まで 伝 播 し 北 太 平 洋 底 層 での 水 温 上 昇 をもたらしたこと が 示 されている(Masuda et al., 2010) これ らの 結 果 から 北 太 平 洋 の 底 層 では これま で 考 えられていた 約 千 年 という 時 間 スケール よりも 短 い 時 間 スケールでの 変 動 があること がわかり 気 候 変 動 の 予 測 において 海 洋 深 層 循 環 の 変 動 による 影 響 についても 考 慮 するこ とがより 重 要 になっている 2 北 西 太 平 洋 の 底 層 水 温 の 監 視 (1) 診 断 に 用 いるデータ 図 に 北 西 太 平 洋 における 底 層 の 水 温 変 化 の 比 較 を 行 う 観 測 線 を 示 し 表 に 観 測 線 の 範 囲 観 測 を 行 った 年 及 び 観 測 船 を 示 す 気 象 庁 ではこれらの 海 域 において1994 年 (A B C 海 域 ) 2010 年 (A B C 海 域 ) 2011 年 (C D E 海 域 ) 2012 年 (C F 海 域 )に 海 面 から 海 底 までの 高 精 度 な 海 洋 観 測 を 行 っている 診 断 には これらの 海 域 における 水 温 1.2 以 下 の 領 域 での 平 均 水 温 を 用 いる また 水 図 太 平 洋 における 底 層 水 が 流 れる 主 な 経 路 海 底 地 形 に 太 平 洋 における 底 層 水 が 流 れる 主 な 経 路 ( 曲 線 )を 重 ねた S W 及 び M は それぞれサモア 諸 島 ウェーク 島 及 びマリア ナ 海 溝 最 深 部 を 示 す 水 深 は 米 国 海 洋 大 気 庁 地 球 物 理 データセンター 作 成 のETOPO1による 図 北 西 太 平 洋 における 底 層 の 水 温 変 化 の 比 較 を 行 う 観 測 線 薄 い 灰 色 で 示 した 部 分 は 水 深 が4000mより 浅 い 海 域 を 示 す 38

17 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 温 は 水 圧 による 水 温 上 昇 分 を 除 いたポテン シャル 水 温 で 表 す (2) 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 北 西 太 平 洋 における 底 層 の 水 温 変 化 を 表 表 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 の 診 断 に 用 いるデータ 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 について 比 較 を 行 った 海 域 の 範 囲 観 測 を 行 った 年 と 観 測 船 を 示 す 海 域 A 北 緯 24 度 東 経 137 度 ~ 北 緯 34 度 東 経 137 度 年 観 測 船 所 属 機 関 1994 凌 風 丸 気 象 庁 2010 凌 風 丸 気 象 庁 海 域 B 北 緯 20 度 東 経 137 度 ~ 北 緯 24 度 東 経 137 度 年 観 測 船 所 属 機 関 1994 凌 風 丸 気 象 庁 2010 凌 風 丸 気 象 庁 海 域 C 北 緯 10 度 東 経 137 度 ~ 北 緯 20 度 東 経 137 度 年 観 測 船 所 属 機 関 1994 凌 風 丸 気 象 庁 2010 凌 風 丸 気 象 庁 2011 啓 風 丸 気 象 庁 2012 啓 風 丸 気 象 庁 海 域 D 北 緯 39 度 40 分 東 経 147 度 52 分 ~ 北 緯 46 度 34 分 東 経 159 度 13 分 年 観 測 船 所 属 機 関 1985 R/V Thomas G. Thompson UW * 開 洋 丸 水 産 庁 2007 みらい 海 洋 研 究 開 発 機 構 2011 凌 風 丸 気 象 庁 海 域 E 北 緯 39 度 東 経 165 度 ~ 北 緯 50 度 東 経 165 度 年 観 測 船 所 属 機 関 1992 R/V John Vickers USC * 凌 風 丸 気 象 庁 海 域 F 北 緯 3 度 東 経 165 度 ~ 北 緯 12 度 東 経 164 度 30 分 年 観 測 船 所 属 機 関 2011 凌 風 丸 気 象 庁 2012 啓 風 丸 気 象 庁 *1 University of Washington( 米 国 )の 略 *2 University of Southern California( 米 国 )の 略 に 示 す 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 平 均 水 温 は 東 経 137 度 線 の 海 域 Aにおいて1994 年 と 比 較 して2010 年 は0.004 同 じく 東 経 137 度 線 の 海 域 Cで1994 年 と 比 較 して2010 年 は0.005 千 島 列 島 南 東 の 海 域 Dにおいて1985 年 と 比 較 して1999 年 は 年 及 び2011 年 は 上 昇 している その 他 の 海 域 及 び 期 間 で 底 層 の 平 均 水 温 を 比 較 した 場 合 使 用 した 測 器 の 精 度 1 を 考 慮 すると 有 意 な 変 化 とはなっ 1 表 北 西 太 平 洋 における 底 層 の 水 温 変 化 平 均 水 温 の 差 の( ) 値 は 有 意 な 変 化 でないこ とを 示 す 端 数 を 四 捨 五 入 しているため 表 記 した 数 値 の 差 は 平 均 水 温 の 差 と 値 が 一 致 し ない 場 合 がある 海 域 A 年 平 均 水 温 ( ) 1994 年 との 差 海 域 B 年 平 均 水 温 ( ) 1994 年 との 差 (+0.002) 海 域 C 年 平 均 水 温 ( ) 1994 年 との 差 (+0.002) (+0.002) 海 域 D 年 平 均 水 温 ( ) 1985 年 との 差 海 域 E 年 平 均 水 温 ( ) 1992 年 との 差 (+0.004) 海 域 F 年 平 均 水 温 ( ) 1992 年 との 差 (-0.003) 1980 年 代 ~1990 年 代 前 半 における 水 温 の 測 定 精 度 は±0.003~ 年 代 後 半 以 降 は±0.001~ と 報 告 されている 従 って 観 測 時 期 の 異 な る 水 温 の 差 が0.004~0.006 以 上 ある 場 合 有 意 な 変 化 があるといえる 39

18 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 変 化 ていない 3 診 断 2010~2012 年 の 観 測 と1980~1990 年 代 の 観 測 の 比 較 から 北 西 太 平 洋 の 底 層 の 水 温 に 0.004~0.005 の 上 昇 がみられる 太 平 洋 では 1990 年 代 以 降 他 の 海 域 においても 同 程 度 の 底 層 の 水 温 上 昇 が 確 認 されている これらの 観 測 結 果 や 数 値 モデルによる 解 析 結 果 から 北 西 太 平 洋 の 底 層 での 水 温 上 昇 は 南 極 周 辺 の 海 域 における 海 水 の 冷 却 が 弱 まり 沈 み 込 む 海 水 が 減 少 した 影 響 が 海 底 地 形 に 沿 って 数 十 年 かけて 北 西 太 平 洋 まで 伝 播 し 水 温 の 上 昇 として 現 れたものであることが 示 されてい る 深 層 循 環 の 変 化 は 気 候 に 大 きな 影 響 を 与 え るため これらの 底 層 の 水 温 上 昇 が 地 球 温 暖 化 に 伴 うものかどうかについては 継 続 的 な 観 測 データによる 検 証 が 必 要 である そして 南 極 周 辺 の 海 域 を 起 源 とした 深 層 循 環 の 状 態 がどのように 変 化 するのか 長 期 的 に 監 視 を 続 ける 必 要 がある 参 考 文 献 Antonov, J. I., D. Seidov, T. P. Boyer, R. A. Locarnini, A. V. Mishonov, H. E. Garcia, O. K. Baranova, M. M. Zweng, and D. R. Johnson, 2010: World Ocean Atlas 2009, Volume 2: Salinity. S. Levitus, Ed., NOAA Atlas NESDIS 69, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 184 pp. Fukasawa, M., H. Freeland, R. Perkin, T. Watanabe, H, Uchida, and A. Nishina, 2004: Bottom water warming in the North Pacific Ocean. Nature, 427, IPCC, 2001 : Climate Change 2001 : Synthesis Report. A Contribution of Working Groups I, II, and III to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Watson, R.T. and the Core Writing Team (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 398 pp. Johnson, G. C., and J. M. Toole, 1993: Flow of deep and bottom water in the Pacific at 10 N. Deep Sea Res., Part I, 40, Johnson, G.C., S. Mecking, B.M. Sloyan and S.E. Wijffels, 2007: Recent Bottom Water Warming in the Pacific Ocean. J. Climate, 20, Kawabe, M., and S. Fujio, 2010: Pacific Ocean Circulation Based on Observation. J. O., 66, Kawano, T., M. Fukasawa, S. Kouketsu, H. Uchida, T. Doi, I. Kaneko, M. Aoyama, and W. Schneider, 2006: Bottom water warming along the pathway of lower circumpolar deep water in the Pacific Ocean. Geophys. Res. Lett., 33, L23613, /2006GL Locarnini, R. A., A. V. Mishonov, J. I. Antonov, T. P. Boyer, H. E. Garcia, O. K. Baranova, M. M. Zweng, and D. R. Johnson, 2010: World Ocean Atlas 2009, Volume 1: Temperature. S. Levitus, Ed., NOAA Atlas NESDIS 68, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 184 pp. Masuda, S., T. Awaji, N. Sufiura, J. P. Matthews, T. Toyoda, Y. Kawai, T. Doi, S. Kouketsue, H. Igarashi, K. Katsumata, H. Uchida, T. Kawano, and M. Fukasawa, 2010: Simulated Rapid Warming of Abyssal North Pacific Waters. Science, 329,

19 日 本 近 海 の 海 面 水 温 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 1.1 海 水 温 日 本 近 海 の 海 面 水 温 日 本 近 海 の 海 面 水 温 診 断 概 要 診 断 内 容 日 本 周 辺 には 東 シナ 海 日 本 海 やオホーツク 海 など 陸 地 や 島 で 囲 まれた 縁 辺 海 があり また 太 平 洋 側 においても 亜 熱 帯 循 環 域 や 亜 寒 帯 循 環 域 に 大 きく 分 けられ 海 面 水 温 の 上 昇 は 一 様 ではない ここでは 日 本 近 海 を13 海 域 に 分 け それぞれの 平 均 海 面 水 温 について 100 年 間 にわたる 長 期 変 化 傾 向 を 診 断 する 診 断 結 果 日 本 近 海 の13 海 域 平 均 海 面 水 温 を 加 重 平 均 した 全 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )の 上 昇 率 は+1.08 /100 年 で 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 (+0.51 /100 年 )よりも 大 き な 値 である 海 域 別 にみると 黄 海 東 シナ 海 日 本 海 南 部 四 国 東 海 沖 北 部 では 日 本 の 気 温 の 上 昇 率 (+1.15 /100 年 )と 同 程 度 となっている 日 本 海 北 東 部 では 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )に 統 計 的 に 有 意 な 長 期 変 化 傾 向 は 見 出 せない 海 面 水 温 の 基 礎 知 識 については 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 の 1.1 海 面 水 温 世 界 の 海 面 水 温 や 第 2 章 気 候 に 関 連 する 海 洋 の 変 動 の 2.2 日 本 近 海 の 海 洋 変 動 日 本 近 海 の 海 面 水 温 を 参 照 されたい 1 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 監 視 (1)100 年 以 上 の 期 間 にわたる 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 解 析 気 象 庁 は 船 舶 から 通 報 された 海 面 水 温 を 含 む 海 上 気 象 観 測 資 料 を 品 質 管 理 して 客 観 解 析 を 行 うことにより 1891 年 から 現 在 までの 100 年 以 上 にわたる1 度 格 子 の 海 面 水 温 格 子 点 データ(COBE-SST : Centennial in situ Observation-Based Estimates of the variability of sea surface temperature and marine meteorological variables - Sea Surface Temperature COBE-SST の 詳 細 ついては 世 界 の 海 面 水 温 を 参 照 されたい) (Ishii et al., 2005) を 整 備 した 更 に こ のデータを 用 いて 日 本 近 海 における100 年 あ たりの 海 面 水 温 上 昇 率 を /100 年 と 見 積 もった( 倉 賀 野 ほか,2007) しかし この 海 面 水 温 格 子 点 データは 全 球 規 模 の 気 候 変 動 の 監 視 や 数 値 モデルの 境 界 値 として 用 いることを 目 的 としており 大 きな 空 間 スケールで 解 析 されている このため 日 本 近 海 の 細 かい 空 間 スケールと 海 域 特 性 に 起 因 する 海 域 ごとの 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 の 相 違 を 診 断 するためには 適 切 ではない そ こで 日 本 近 海 を 海 域 特 性 に 応 じて 区 分 し それぞれの 海 域 における 現 場 観 測 データを 使 って 海 域 平 均 海 面 水 温 を 算 出 し その 上 昇 41 41

20 日 本 近 海 の 海 面 水 温 率 を 求 めることとした 詳 細 は 高 槻 ほか (2007)を 参 照 されたい ア 解 析 に 使 用 するデータ 解 析 に 使 用 するデータは 前 述 の 海 面 水 温 格 子 点 データ(COBE-SST)と 現 場 観 測 デー タである 前 者 の 空 間 解 像 度 は 緯 経 度 1 度 時 間 解 像 度 は 月 平 均 値 となっており 海 洋 の 健 康 診 断 表 1 の 定 期 診 断 表 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 ( 全 球 平 均 ) 全 球 の 海 面 水 温 の 変 動 及 び 総 合 診 断 表 の 世 界 の 海 面 水 温 は これを 用 いて 診 断 してい る 後 者 は ICOADS ( International Comprehensive Ocean and Atmosphere Data Set)(Woodruff et al., 2011) 及 び 神 戸 コレ クション( Manabe, 1999 ; 岡 田 坂 井, 2003)を 中 心 とした 歴 史 的 な 観 測 データ 及 び 全 球 通 信 システム(GTS)を 通 じて 収 集 され た 海 上 実 況 気 象 通 報 などから 北 緯 20~50 度 東 経 110~160 度 の 範 囲 の 海 面 水 温 観 測 値 を 抽 出 したもので 2011 年 までの 全 データ 数 は 約 2050 万 通 である 抽 出 されたデータ 数 の 年 別 推 移 を 図 に 示 す 1900 年 以 前 及 び1945 年 を 除 く1942~1948 年 は 年 2 万 通 未 満 である が 第 二 次 世 界 大 戦 前 の1911~1941 年 は 年 5 万 通 以 上 1953 年 以 降 は 年 10 万 通 以 上 のデー タが 得 られている イ 海 域 区 分 日 本 周 辺 には 東 シナ 海 日 本 海 やオホー ツク 海 など 陸 地 や 島 で 囲 まれた 縁 辺 海 があり また 太 平 洋 側 においても 亜 熱 帯 循 環 域 や 亜 寒 図 年 ごとの 海 面 水 温 の 現 場 観 測 データ 数 の 推 移 ( 単 位 :1000 通 ) 上 図 は 全 期 間 下 図 は 年 の 期 間 を 拡 大 したもの

21 日 本 近 海 の 海 面 水 温 帯 循 環 域 に 大 きく 分 けられることから 海 面 水 温 の 変 動 傾 向 が 類 似 している 海 域 を 抽 出 し て 海 域 区 分 を 設 定 することとした このため 1951~2000 年 の50 年 間 の 海 面 水 温 格 子 点 データを 用 いてクラスター 解 析 を 行 った クラスター 解 析 の 手 法 はウォード 法 (クラスター 内 の 各 点 からクラスター 重 心 点 までの 距 離 の 二 乗 和 が 最 小 になるようにクラ スターを 分 類 する 方 法 )を 用 いた このとき 周 期 が1 年 以 下 の 短 期 変 動 の 影 響 を 除 くため に あらかじめ 海 面 水 温 格 子 点 データに12か 月 移 動 平 均 を 施 した 資 料 を 用 いた クラスター 解 析 の 結 果 と データの 分 布 状 況 を 考 慮 して 図 で 示 す13の 海 域 を 設 定 した オホーツク 海 域 は1960 年 代 以 前 の データ 数 が 少 ないため 解 析 の 対 象 外 とした ウ 月 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 計 算 前 節 で 設 定 した13 個 の 海 域 を 対 象 として 1900 年 から2011 年 までの 月 平 均 海 面 水 温 平 年 差 を 次 の 手 順 によって 求 めた 図 海 域 区 分 と 海 域 名 称 43 43

22 日 本 近 海 の 海 面 水 温 まず 対 象 海 域 の 現 場 観 測 海 面 水 温 データ それぞれについて その 観 測 日 及 び 観 測 位 置 における 海 面 水 温 格 子 点 データからの 偏 差 を 求 める 次 に 月 ごと 1 度 格 子 ごとに 偏 差 の 平 均 値 を 求 める 更 に1 度 格 子 の 偏 差 の 平 均 値 を 対 象 海 域 全 体 で 平 均 して 月 平 均 の 海 域 平 均 偏 差 とする このようにするのは 海 域 内 の 現 場 観 測 海 面 水 温 データを 単 純 に 算 術 平 均 すると それぞれのデータの 観 測 日 や 観 測 点 の 偏 りによってバイアス 誤 差 が 生 じる 可 能 性 があるためである 1941 年 以 前 の 現 場 観 測 海 面 水 温 データには 観 測 手 法 の 違 いによる 系 統 的 な 誤 差 があるた め ここでは Folland and Parker(1995)によ る 補 正 値 を 加 えている また 気 候 値 からの 偏 差 が 標 準 偏 差 の3.5 倍 を 超 えている 観 測 デー タは 除 外 している 1 度 格 子 内 で 観 測 値 のば らつきが 極 端 に 大 きい 場 合 は 現 場 観 測 海 面 水 図 日 本 近 海 の 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )の 長 期 変 化 傾 向 ( /100 年 ) 図 中 の 無 印 の 上 昇 率 は 統 計 的 に99% 有 意 な 値 を * および ** を 付 加 した 値 はそれぞれ 95% 90% 有 意 な 値 を 示 す 上 昇 率 が [#] とあるものは 統 計 的 に 有 意 な 長 期 変 化 傾 向 が 見 出 せないことを 示 す 統 計 期 間 は1900 年 から2012 年 44 44

23 日 本 近 海 の 海 面 水 温 温 データのもととなる 海 上 実 況 気 象 通 報 など に 立 ち 戻 って 品 質 管 理 を 行 った なお 1 度 格 子 内 の 観 測 データが2 通 以 下 の 場 合 は 海 域 平 均 を 算 出 する 際 に 除 外 している このようにして 求 めた 海 域 平 均 偏 差 に 海 面 水 温 格 子 点 データの 海 域 平 均 値 を 加 えるこ とで 月 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 とした そ して1981~2010 年 の30 年 平 均 値 からの 差 を 月 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 とし 小 数 第 2 位 までを 海 域 平 均 海 面 水 温 とした こ のようにして 求 めた1981~2010 年 の30 年 間 の 各 月 の 平 均 値 からの 差 を 海 域 平 均 海 面 水 温 の 月 平 均 の 平 年 差 とし 小 数 第 2 位 を 四 捨 五 入 して 小 数 第 1 位 まで 求 めている また 13の 海 域 平 均 海 面 水 温 を 海 域 の 面 積 に 応 じて 加 重 平 均 した 全 海 域 平 均 海 面 水 温 を 求 めた エ 年 平 均 及 び 季 節 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 年 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 は 当 該 年 に 含 まれる 月 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 を 平 均 することで 求 めており その 際 月 平 均 の 平 年 差 が5か 月 以 上 算 出 されている ことを 条 件 とした 季 節 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 は 当 該 季 節 に 含 まれる 月 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 を 平 均 することで 求 めており そ の 際 月 平 均 の 平 年 差 が2か 月 以 上 算 出 され ていることを 条 件 とした なお 日 本 近 海 における 海 面 水 温 は 南 西 諸 島 を 除 いて2 月 下 旬 から3 月 下 旬 に 最 も 低 く なり 8 月 下 旬 から9 月 上 旬 に 最 も 高 くなるこ とから 1-3 月 を 冬 4-6 月 を 春 7-9 月 を 夏 月 を 秋 としている オ 上 昇 率 の 求 め 方 と 有 意 性 の 検 定 方 法 年 平 均 と 季 節 平 均 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 平 年 差 を 一 次 回 帰 分 析 することにより 100 年 間 あたりの 上 昇 率 を 求 めた もとめられた 長 期 変 化 傾 向 が 統 計 的 に 有 意 であるかどうかの 検 定 は 一 次 回 帰 分 析 による 検 定 と 母 集 団 か ら 大 きく 外 れた 値 が 含 まれている 場 合 やデー タの 無 い 期 間 の 影 響 を 受 けにくい 方 法 とされ ているMann-Kendallトレンド 検 定 を 用 いた この2 種 類 の 検 定 をそれぞれ1% 5% 10% の 異 なる3つの 危 険 率 について 行 い 有 意 性 を 判 定 した 本 文 中 ではその 有 意 性 に 応 じて 以 下 のような 表 現 を 使 用 した 2 種 類 の 検 定 において どちらも 危 険 率 1%で 統 計 的 に 有 意 な 場 合 は 上 昇 ( 下 降 )している と 表 現 し 同 様 に5% 10%で 有 意 な 場 合 はそれ ぞれ 上 昇 ( 下 降 ) 傾 向 が 明 瞭 に 現 れてい る 上 昇 ( 下 降 ) 傾 向 が 現 れている と 表 現 した また 危 険 率 が10%より 大 きい 場 合 は 変 化 傾 向 はみられない と 表 現 した (2) 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 図 に 日 本 近 海 の 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )の1900 年 から2012 年 までの 長 期 変 化 傾 向 を 示 す 各 海 域 における 上 昇 率 は ~+1.72 /100 年 である 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 は /100 年 であり( 気 象 庁,2013) 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 上 昇 率 はそれよりも 大 きい 気 候 変 動 に 関 する 政 府 間 パネル( IPCC) の 報 告 によると 世 界 の 年 平 均 気 温 の 長 期 変 化 傾 向 は 一 様 でなく アジアの 内 陸 部 などで 上 昇 傾 向 が 大 きい(IPCC, 2007) 日 本 の 年 平 均 気 温 の 上 昇 率 (+1.15 /100 年 ( 気 象 庁,2013))や 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 上 昇 率 は この 影 響 を 受 けている 可 能 性 がある 45 45

24 日 本 近 海 の 海 面 水 温 季 節 別 の 上 昇 率 は 釧 路 沖 日 本 海 中 部 黄 海 東 シナ 海 北 部 東 シナ 海 南 部 四 国 東 海 沖 北 部 関 東 の 南 では 冬 季 に 日 本 海 南 部 先 島 諸 島 周 辺 四 国 東 海 沖 南 部 では 秋 季 に 最 も 大 きくなっている 日 本 海 中 南 部 黄 海 東 シナ 海 関 東 の 南 では 夏 季 に 最 も 小 さくなっている( 図 ) 以 下 に 海 域 ごとの 変 化 傾 向 の 特 徴 を 述 べ る ア 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 の 変 化 傾 向 の 特 徴 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 釧 路 沖 では 明 瞭 な 上 昇 傾 向 が 現 れ(+0.98 /100 年 ) 三 陸 沖 で 上 昇 傾 向 が 現 れている(+0.63 /100 年 ) ( 図 ) 図 日 本 近 海 の 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 季 節 平 均 )の 長 期 変 化 傾 向 ( /100 年 ) 図 中 の 無 印 の 上 昇 率 は 統 計 的 に99% 有 意 な 値 を * および ** を 付 加 した 値 はそれぞれ 95% 90% 有 意 な 値 を 示 す 上 昇 率 が [#] とあるものは 統 計 的 に 有 意 な 長 期 変 化 傾 向 が 見 出 せないことを 示 す 統 計 期 間 は1900 年 から2012 年 46 46

25 日 本 近 海 の 海 面 水 温 図 に 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 の 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 長 期 変 化 を 示 す どちら の 海 域 においても 十 年 から 数 十 年 程 度 の 時 間 規 模 の 変 動 が 大 きい 北 太 平 洋 では 約 20 年 周 期 で 北 太 平 洋 中 部 ( 東 日 本 周 辺 まで 及 ぶ 広 い 範 囲 )の 海 面 水 温 が 高 く( 低 く)なると 北 太 平 洋 東 部 や 赤 道 域 で 低 く( 高 く)なる という 自 然 変 動 現 象 ( 太 平 洋 十 年 規 模 振 動 : PDO)がみられる( 総 合 診 断 表 北 太 平 洋 の 海 面 水 温 表 層 水 温 参 照 ) 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 十 年 から 数 十 年 程 度 の 時 間 規 模 の 変 動 には この ような 変 動 が 大 きく 影 響 していると 考 えられ る 三 陸 沖 では 1940 年 前 後 の 欠 測 期 を 境 に 水 温 が 上 昇 している この 傾 向 は 江 ノ 島 ( 宮 城 県 )や 宮 古 の 沿 岸 水 温 観 測 データにもみら れる( 高 槻 ほか,2007) 季 節 別 では 釧 路 沖 の 冬 季 の 海 面 水 温 は 上 昇 しており 釧 路 沖 の 春 季 三 陸 沖 の 冬 季 三 陸 沖 の 秋 季 では 上 昇 傾 向 が 明 瞭 に 現 れて いる ( 図 ) イ 関 東 沖 海 域 の 変 化 傾 向 の 特 徴 関 東 沖 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 関 東 の 南 で 上 昇 しており( /100 年 ) 関 東 の 東 では 上 昇 傾 向 が 現 れている(+0.67 /100 年 ) 図 に 関 東 沖 海 域 の 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 長 期 変 化 を 示 す 関 東 の 東 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 変 動 は 関 東 の 南 にくらべて 大 きく なっており 十 年 から 数 十 年 程 度 の 時 間 規 模 の 変 動 がみられる 関 東 の 東 は 黒 潮 続 流 の 流 域 にあたり 黒 潮 の 流 路 が 北 上 すると 黒 潮 系 の 暖 かい 海 水 の 占 める 割 合 が 増 大 し 海 面 水 温 は 上 昇 する 関 東 の 東 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 変 動 には 黒 潮 流 路 の 変 動 や(ア)で 述 べ た 太 平 洋 十 年 規 模 変 動 が 大 きく 影 響 している と 考 えられる 一 方 関 東 の 南 では 関 東 の 東 に 比 べ 年 々 の 変 動 幅 が 小 さく 1960 年 代 後 半 から1970 年 代 にかけて 低 温 期 がみられ 1950 年 代 前 半 と 1990 年 代 後 半 以 降 に 高 温 期 がみられる また 1940 年 代 の 欠 測 期 をはさんで 昇 温 がみられ る なお この 海 域 内 に 位 置 する 八 丈 島 の 沿 岸 水 温 は 黒 潮 の 変 動 の 影 響 が 強 く 海 域 平 均 海 面 水 温 の 傾 向 と 異 なる( 高 槻 ほか, 2007) 季 節 別 では 関 東 の 南 では 全 ての 季 節 にお いて 海 面 水 温 が 上 昇 しており 冬 季 の 上 昇 率 が 最 も 大 きい 関 東 の 東 では 秋 季 の 海 面 水 温 に 明 瞭 な 上 昇 傾 向 がみられ 春 季 には 上 昇 傾 向 が 現 れているものの 夏 季 と 冬 季 には 変 化 傾 向 がみられない ウ 日 本 海 の 変 化 傾 向 の 特 徴 日 本 海 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 日 本 海 中 部 ( /100 年 ) 及 び 日 本 海 南 部 (+1.26 /100 年 )で 上 昇 してい る これらは 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 (+0.51 /100 年 )のおよそ2~ 3 倍 の 大 きさであり 特 に 日 本 海 中 部 の 上 昇 率 は 日 本 近 海 で 最 も 大 きな 上 昇 率 となっている ( 図 ) 日 本 全 国 の 年 平 均 気 温 の 上 昇 率 は+1.15 /100 年 で 日 本 海 南 部 の 海 域 平 均 海 面 水 温 の 上 昇 率 とは 同 程 度 だが 日 本 海 中 部 の 上 昇 率 は 気 温 の 上 昇 率 より 大 きくなっている 日 本 海 中 部 で 気 温 より 上 昇 率 が 大 きい 理 由 はよくわかっていないが ユーラシア 大 陸 の 中 国 東 北 部 では 年 平 均 気 温 の 上 昇 率 は 約 2 /100 年 冬 季 の 気 温 の 上 昇 率 は 約 3 /

26 日 本 近 海 の 海 面 水 温 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 日 本 海 関 東 沖 海 域 日 本 南 方 海 域 九 州 沖 縄 海 域 図 日 本 近 海 13 海 域 の 海 域 平 均 海 面 水 温 平 年 差 ( 年 平 均 )の 長 期 変 化 青 丸 は 各 年 の 値 青 太 線 は5 年 移 動 平 均 値 赤 線 は 長 期 変 化 傾 向 を 示 す 平 年 値 は1981 年 ~2010 年 の30 年 間 の 平 均 値 48 48

27 第 1 章 第 1 章 地 球 地 温 球 暖 温 化 暖 に 化 関 に わる 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 日 日 本 近 海 の 海 面 水 温 年 であることから 大 陸 の 気 温 の 上 昇 の 影 響 を 受 けている 可 能 性 がある また 海 洋 の 循 環 ( 対 馬 暖 流 の 流 路 や 流 量 など)の 変 化 や 海 洋 と 大 気 の 間 の 熱 のやり 取 りの 変 化 などの 影 響 も 考 えられる 図 に 日 本 海 の 海 域 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 長 期 変 化 を 示 す 日 本 海 北 東 部 では 十 年 から 数 十 年 の 時 間 規 模 の 変 動 が 大 きく 特 に1920 年 代 の 水 温 が 高 いことから 冬 季 を 除 いた 各 季 節 及 び 年 平 均 において 統 計 的 に 有 意 な 長 期 変 化 傾 向 はみられない 1920 年 代 の 高 温 傾 向 は この 海 域 やオホーツク 海 に 面 した 沿 岸 水 温 観 測 点 の 一 部 にもみられる( 高 槻 ほ か,2007) しかし 冬 季 の 海 域 平 均 海 面 水 温 は 上 昇 している( 図 ) 日 本 海 中 部 や 南 部 の 海 域 平 均 海 面 水 温 は 1940 年 代 の 欠 測 期 をはさんで 昇 温 がみられる また 20 年 程 度 の 周 期 の 変 動 がみられる 日 本 海 中 部 の 海 域 の 夏 季 の 海 面 水 温 は 他 の 季 節 とは 異 なって 年 々の 変 動 が 大 きい この 海 域 の 平 均 海 面 水 温 は 海 域 に 近 接 する 地 点 の 沿 岸 水 温 や 地 上 気 温 と 比 較 すると 夏 季 は 相 関 が 高 く 秋 季 や 冬 季 は 相 関 が 低 い 傾 向 があ るが 冬 季 は 表 層 の 貯 熱 量 や 対 馬 暖 流 の 勢 力 との 相 関 が 高 い これは 夏 季 は 冬 季 に 比 べ 海 洋 表 層 の 混 合 層 が 浅 くなり 海 面 水 温 に 大 気 の 状 態 が 反 映 されやすいことの 現 れと 考 え られる( 高 槻 ほか,2007) 季 節 別 では 日 本 海 中 部 及 び 日 本 海 南 部 で 夏 季 を 除 くどの 季 節 においても 海 域 平 均 海 面 水 温 が 上 昇 しており 夏 季 においても 上 昇 傾 向 が 現 れている また 日 本 海 中 部 では 冬 季 日 本 海 南 部 では 秋 季 に 上 昇 率 が 大 きくなって おり 日 本 海 中 部 における 季 節 別 の 上 昇 率 は 冬 季 (+2.40 /100 年 ) 春 季 (+1.79 /100 年 ) 秋 季 (+1.99 /100 年 )において 日 本 近 海 の 季 節 別 の 上 昇 率 の 中 で 最 も 大 きな 値 となっている( 図 ) エ 日 本 南 方 海 域 の 変 化 傾 向 の 特 徴 日 本 南 方 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 は 上 昇 しており 上 昇 率 は 四 国 東 海 沖 北 部 で /100 年 四 国 東 海 沖 南 部 で /100 年 である( 図 ) これらは 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 ( /100 年 )より 大 きくなっている 四 国 東 海 沖 北 部 の 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )の 上 昇 率 は 日 本 の 気 温 の 上 昇 率 ( /100 年 )と 同 程 度 だが 四 国 東 海 沖 南 部 の 海 域 の 上 昇 率 は 日 本 の 気 温 より 小 さい その 理 由 はよくわかっていないが 四 国 東 海 沖 南 部 から 低 緯 度 のフィリピンの 東 にかけ ての 海 域 でも 海 面 水 温 の 上 昇 率 が 本 州 周 辺 海 域 に 比 べて 小 さい 傾 向 にあることから 緯 度 帯 の 違 いが 関 係 している 可 能 性 がある ま た 他 の 海 域 に 比 べると 大 陸 から 離 れている ことも 影 響 している 可 能 性 がある 図 に 日 本 南 方 海 域 の 海 域 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 長 期 変 化 を 示 す 日 本 南 方 海 域 で は 日 本 東 方 海 域 関 東 の 東 日 本 海 に 比 べ 年 々の 変 動 幅 が 小 さい 1960 年 代 後 半 から 1970 年 代 にかけて 低 温 期 がみられ 1950 年 代 前 半 と1990 年 代 後 半 以 降 に 高 温 期 がみられる 四 国 東 海 沖 北 部 では 1940 年 代 の 欠 測 期 を はさんで 昇 温 がみられる 季 節 別 にみると 四 国 東 海 沖 南 部 の 春 季 を 除 くどの 季 節 においても 海 域 平 均 海 面 水 温 が 上 昇 しており その 上 昇 率 は 四 国 東 海 沖 北 部 では 冬 季 に 四 国 東 海 沖 南 部 では 秋 季 に 最 も 大 きくなっている( 図 ) オ 九 州 沖 縄 海 域 の 変 化 傾 向 の 特 徴 九 州 沖 縄 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 上 昇 しており その 上 昇 率 は 黄 海 で+1.20 /100 年 東 シナ 海 北 部 で+1.22 /100 年 東 シナ 海 南 部 で+1.15 /100 年 先 島 諸 島 周 辺 で+0.71 /100 年 である( 図 ) 黄 海 と 東 シナ 海 の 上 昇 率 は 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 (+0.51 /100 年 )と 比 べ2 倍 以 上 大 きい 黄 海 と 東 シナ 海 の 海 域 平 均 海 面 水 温 は 日 本 の 気 温 の 上 昇 率 (+1.15 /100 年 )と 同 程 度 49

28 日 本 近 海 の 海 面 水 温 だが 先 島 諸 島 周 辺 では 日 本 の 気 温 よりも 小 さな 上 昇 率 となっている 先 島 諸 島 周 辺 で 日 本 の 気 温 の 上 昇 率 より 小 さい 理 由 はよくわ かっていないが 先 述 の 四 国 東 海 沖 南 部 と 同 様 に 先 島 諸 島 周 辺 からフィリピンの 東 に かけての 海 域 で 海 面 水 温 の 上 昇 率 が 本 州 周 辺 海 域 に 比 べて 小 さい 傾 向 にあることから 緯 度 帯 の 違 いが 関 係 している 可 能 性 がある 図 に 九 州 沖 縄 海 域 の 海 域 平 均 海 面 水 温 平 年 差 の 長 期 変 化 を 示 す 南 方 の 海 域 ほ ど 変 動 幅 が 小 さい 傾 向 があり 黄 海 を 除 く3 つの 海 域 で 1930~1940 年 頃 に 低 温 1940~ 1950 年 のデータ 欠 損 の 後 1950~1960 年 には かなりの 変 動 ( 昇 温 降 温 昇 温 )があり その 後 しばらく 横 ばいが 続 き 1990 年 代 から 高 温 期 となる 黄 海 では 10~20 年 程 度 の 周 期 が 明 瞭 で 1910 年 頃 に 極 小 1920 年 頃 に 極 大 1940~1950 年 に 昇 温 の 後 1960 年 頃 に 極 大 1970 年 頃 に 極 小 1980 年 代 以 降 高 温 期 と なっている 石 垣 島 の 沿 岸 水 温 は 先 島 諸 島 周 辺 海 域 と 比 べ 1930 年 以 前 は 沿 岸 水 温 のほ うがやや 低 いが 相 関 が 高 く 長 期 変 化 傾 向 もよく 一 致 している( 高 槻 ほか,2007) 季 節 別 では 黄 海 の 夏 季 を 除 くどの 季 節 や 海 域 においても 海 面 水 温 が 上 昇 しており 黄 海 の 夏 季 においても 上 昇 傾 向 が 現 れている 黄 海 及 び 東 シナ 海 では 冬 季 に 上 昇 率 が 最 も 大 きく 先 島 諸 島 周 辺 では 秋 季 に 上 昇 率 が 最 も 大 きくなっている( 図 ) 2 診 断 日 本 近 海 における 2012 年 までのおよそ100 年 間 にわたる 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 上 昇 しており その 上 昇 率 は+1.08 /100 年 で ある 北 海 道 周 辺 日 本 東 方 海 域 における1900 年 から2012 年 までの 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 釧 路 沖 では 明 瞭 な 上 昇 傾 向 が 現 れ 三 陸 沖 では 長 期 的 には 上 昇 傾 向 が 現 れている が 数 年 から 数 十 年 の 周 期 の 変 動 もみられ 1950 年 から1980 年 代 半 ばにかけては 下 降 傾 向 がみられる 関 東 沖 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 関 東 の 南 で 上 昇 しており その 上 昇 率 は+0.96 /100 年 である 関 東 の 東 では 上 昇 傾 向 が 現 れている 日 本 海 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 上 昇 しており その 上 昇 率 は 日 本 海 中 部 で+1.72 /100 年 日 本 海 南 部 で+1.26 /100 年 である 日 本 海 北 東 部 では 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )に 統 計 的 に 有 意 な 長 期 変 化 傾 向 は 見 出 せないが 冬 季 (1-3 月 )の 海 域 平 均 海 面 水 温 は 上 昇 しており その 上 昇 率 は /100 年 である 日 本 南 方 海 域 における100 年 間 にわたる 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 上 昇 しており そ の 上 昇 率 は 四 国 東 海 沖 北 部 で /100 年 四 国 東 海 沖 南 部 で+0.74 /100 年 で ある 九 州 沖 縄 海 域 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )は 上 昇 しており その 上 昇 率 は 黄 海 で /100 年 東 シナ 海 北 部 で /100 年 東 シナ 海 南 部 で+1.15 /100 年 先 島 諸 島 周 辺 で+0.71 /100 年 である 日 本 近 海 における 海 域 平 均 海 面 水 温 ( 年 平 均 )の 上 昇 率 は 世 界 全 体 で 平 均 した 海 面 水 温 の 上 昇 率 (+0.51 /100 年 )より 大 きく 特 に 日 本 海 や 四 国 東 海 沖 北 部 先 島 諸 島 近 海 を 除 く 九 州 沖 縄 海 域 では およそ2~3 倍 と なっている また 日 本 海 中 部 の 上 昇 率 は 日 本 近 海 で 最 も 大 きく 日 本 海 南 部 四 国 東 海 沖 北 部 黄 海 東 シナ 海 の 上 昇 率 は 日 本 の 気 温 の 上 昇 率 (+1.15 /100 年 )と 同 程 度 となっている 2007 年 2 月 に 公 表 されたIPCC 第 4 次 評 価 報 告 書 第 1 作 業 部 会 報 告 書 (IPCC,2007)は 世 界 全 体 で 平 均 した 気 温 や 海 面 水 温 の 上 昇 傾 向 は 明 白 であり 人 為 起 源 の 温 室 効 果 ガスによ る 地 球 温 暖 化 の 影 響 が 現 れている 可 能 性 が 非 常 に 高 い(90%を 超 える 確 率 で 高 い)ことを 指 摘 している 日 本 周 辺 海 域 における 海 面 水 温 にも 地 球 温 暖 化 の 影 響 が 現 れている 可 能 性 があると 考 えられる しかし 評 価 している 50

29 第 1 章 第 1 章 地 球 地 温 球 暖 温 化 暖 に 化 関 に わる 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 日 日 本 近 海 の 海 面 水 温 領 域 が 狭 いことから 自 然 変 動 の 影 響 を 受 け やすく 海 面 水 温 の 上 昇 が 必 ずしも 全 て 温 暖 化 の 影 響 といえる 訳 ではない 参 考 文 献 Folland, C. K. and D. E. Parker, 1996 : Correction of instrumental biases in historical sea surface temperature data. Q. J. R. Meteorol. Soc., 121, IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. Ishii, M., A. Shouji, S. Sugimoto and T. Matsumoto, 2005: Objective Analyses of Sea-Surface Temperature and Marine Meteorological Variables for the 20th Century Using ICOADS and the KOBE Collection. Int. J. of Climatology, 25, 気 象 庁,2013 : 気 候 変 動 監 視 レポート pp 倉 賀 野 連 楳 田 貴 郁 栗 原 幸 雄 桜 井 敏 之, 2007: 歴 史 的 データを 用 いた 日 本 近 海 の 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向 の 把 握 : 測 候 時 報, 第 74 巻 特 別 号,S19-S31 Manabe, T., 1999 : The Digitized Kobe Collection, Phase I: Historical surface marine meteorological observations in the archive of the Japan Meteorological Agency. Bull. Amer. Meteor. Soc., 80, 高 槻 靖 倉 賀 野 連 志 賀 達 分 木 恭 朗 井 上 博 敬 藤 原 弘 行 有 吉 正 幸,2007: 日 本 周 辺 海 域 における 海 面 水 温 の 長 期 変 化 傾 向. 測 候 時 報, 第 74 巻 特 別 号,S33-S87. 岡 田 弘 三 坂 井 紀 之 2003 : 歴 史 的 海 上 気 象 資 料 のデジタル 化 (II). 月 刊 海 洋, 35(11), Woodruff, S. D., S. J. Worley, S. J. Lubker, Z. Ji, J. E. Freeman, D. I. Berry, P. Brohan, E. C. Kent, R. W. Reynolds, S. R. Smith and C. Wilkinson, 2011 : ICOADS Release 2.5 : Extensions and enhancements to the surface marine meteorological archive. Int. J. of Climatology, 31,

30 日 本 海 固 有 水 第 1 章 地 球 温 暖 化 に 関 わる 海 洋 の 長 期 変 化 1.1 海 水 温 日 本 海 固 有 水 日 本 海 固 有 水 診 断 概 要 診 断 内 容 日 本 海 の 約 300m 以 深 は 水 温 や 塩 分 などがほぼ 均 質 な 日 本 海 固 有 水 で 占 められている 日 本 海 固 有 水 は 外 洋 と 隔 離 された 海 盆 に 存 在 し 太 平 洋 などの 大 洋 よりも 地 球 温 暖 化 の 影 響 を 受 けやすいことが 指 摘 されている ここでは 1965 年 以 降 の 観 測 結 果 から 日 本 海 固 有 水 の 水 温 と 溶 存 酸 素 量 の 長 期 変 化 について 診 断 する 診 断 結 果 大 和 海 盆 及 び 日 本 海 盆 東 部 において 日 本 海 固 有 水 は 長 期 的 に 水 温 が 上 昇 し 溶 存 酸 素 量 が 減 少 している この 傾 向 は 1990 年 代 以 降 顕 著 になっており 深 さ2000mでは 1990 年 代 以 降 の 水 温 の 上 昇 率 は10 年 あたり0.02 溶 存 酸 素 量 の 減 少 率 は10 年 あたり8~ 10μmol/kgである 水 温 の 上 昇 と 溶 存 酸 素 量 の 減 少 の 原 因 は 形 成 域 における 冬 季 の 気 温 が 著 しく 低 い( 海 面 冷 却 が 強 い) 年 の 頻 度 が 減 っていることで 新 しい 日 本 海 固 有 水 が 形 成 されにくい 状 況 が 続 いているためと 考 えられる 1 日 本 海 固 有 水 の 基 礎 知 識 (1) 日 本 海 の 海 洋 構 造 の 特 徴 日 本 海 は アジア 大 陸 と 日 本 列 島 に 囲 まれ た 縁 海 で 東 シナ 海 太 平 洋 及 びオホーツク 海 との 海 峡 部 ( 対 馬 海 峡 津 軽 海 峡 宗 谷 海 峡 及 び 間 宮 海 峡 )の 水 深 は200mよりも 浅 く 流 入 するのは 対 馬 海 峡 からの 対 馬 暖 流 のみで 外 洋 との 海 水 交 換 が 表 層 に 限 られた 閉 鎖 性 の 高 い 海 域 である( 図 ) このため 日 本 海 の 海 洋 構 造 は 深 さ 約 300mを 境 に 外 洋 や 大 気 などの 影 響 を 強 く 受 ける 表 層 と それ らの 影 響 をほとんど 受 けない 深 層 の 二 層 に 分 けることができる 日 本 海 全 体 の8 割 以 上 の 体 積 となる 深 層 ( 約 300m 以 深 )は 日 本 海 固 有 水 と 呼 ばれる 水 温 0~1 程 度 塩 分 34.1 程 度 のほぼ 均 質 な 水 塊 で 占 められている 図 日 本 海 の 海 底 地 形 赤 丸 ( )は 大 和 海 盆 南 西 部 大 和 海 盆 北 東 部 日 本 海 盆 東 部 及 び 日 本 海 盆 北 東 部 の 観 測 点 水 深 は 米 国 海 洋 大 気 庁 地 球 物 理 データセンター 作 成 のETOPO1による 52

31 日 本 海 固 有 水 日 本 海 の 海 底 地 形 は 中 央 の 大 和 堆 と 呼 ば れる 浅 瀬 ( 最 浅 部 での 水 深 約 200m)を 囲 む 三 つの 海 盆 に 分 けられる 北 側 が 日 本 海 盆 ( 水 深 約 3000~3800m) 南 東 側 が 大 和 海 盆 ( 水 深 約 2500~3000m) 南 西 側 が 対 馬 海 盆 ( 水 深 約 1500~2500m)である 太 平 洋 の1%にも 満 たない 面 積 の 日 本 海 には 大 洋 と 同 じような 独 自 の 深 層 循 環 が 存 在 して いることなどから ミニ 大 洋 と 呼 ばれてい る 日 本 海 固 有 水 は 三 つの 海 盆 の 地 形 の 影 響 を 受 けながら 循 環 し 100 年 程 度 で 入 れ 替 わ ると 考 えられている この 時 間 スケールは 大 洋 の 深 層 循 環 の 約 1000 年 よりもはるかに 短 い ため 地 球 温 暖 化 などの 気 候 変 動 の 影 響 が 日 本 海 固 有 水 には 大 洋 の 深 層 よりも 早 く あ るいは 顕 著 に 現 れると 考 えられている した がって 日 本 海 固 有 水 に 現 れた 変 動 は 将 来 的 には 大 洋 の 深 層 でも 現 れる 可 能 性 があり 日 本 海 固 有 水 の 変 動 を 把 握 することは 海 洋 を 含 む 気 候 系 の 変 動 を 予 測 するうえで 重 要 で ある 図 日 本 海 及 び 北 太 平 洋 における 深 さ1000m の 溶 存 酸 素 量 の 分 布 深 さ1000mでは 日 本 海 の 溶 存 酸 素 量 は 北 太 平 洋 のどの 海 域 よりも 多 い 薄 い 灰 色 の 部 分 は 水 深 が1000mより 浅 い 海 域 を 示 す 米 国 海 洋 大 気 庁 海 洋 データセンター 作 成 のWorld Ocean Atlas 2009の 年 平 均 気 候 値 データ (Garcia et al., 2010)を 単 位 変 換 した (2) 日 本 海 固 有 水 北 太 平 洋 には 遠 く 離 れた 南 極 周 辺 の 海 域 で 形 成 された 底 層 水 ( 周 極 底 層 水 )が 海 底 付 近 を 北 上 し 深 さ2000~3000mの 深 層 を 南 へ 戻 る 大 規 模 な 深 層 循 環 が 存 在 する 一 方 で 日 本 海 では 南 極 周 辺 の 海 域 と 同 様 に 日 本 海 北 西 部 の 大 陸 に 近 い 海 域 で 冬 季 に 海 面 で 強 い 冷 却 を 受 けて 密 度 が 大 きく( 重 く)なっ た 海 水 が 沈 み 込 むことで 日 本 海 固 有 水 が 形 成 され 日 本 海 という 狭 く 閉 ざされた 海 域 を 循 環 する このため 北 太 平 洋 の 約 1000m 以 深 では 溶 存 酸 素 量 1 は 海 底 付 近 が 最 も 多 く 浅 くなるほど 少 ないのに 対 し 日 本 海 固 有 水 は 海 水 特 性 ( 水 温 塩 分 溶 存 酸 素 量 などの 海 水 の 性 質 )の 鉛 直 変 化 が 小 さくほぼ 均 質 で 溶 存 酸 素 量 は 多 い( 図 図 ) 図 年 秋 季 の 日 本 海 及 び 北 西 太 平 洋 に おける 溶 存 酸 素 量 の 鉛 直 分 布 青 : 日 本 海 ( 日 本 海 盆 北 東 部 図 ) 赤 : 北 西 太 平 洋 (34 31 N E) 日 本 海 固 有 水 の 深 さによる 分 類 を 併 せて 示 す 1 海 水 中 に 太 陽 光 が 届 かなくなる 深 さでは 海 水 に 溶 け 込 んだ 酸 素 は 有 機 物 の 分 解 に 使 用 され 時 間 と ともに 減 少 する このため 溶 存 酸 素 量 の 多 い 海 水 ほど 海 面 から 沈 み 込 んだ( 形 成 された)ときから 経 過 した 時 間 が 短 い 53

32 日 本 海 固 有 水 ア 深 さによる 分 類 日 本 海 固 有 水 の 大 きな 特 徴 は 海 水 特 性 の 鉛 直 変 化 が 小 さいことであるが 詳 しくみると 浅 いほうから 順 に 上 部 固 有 水 深 層 水 底 層 水 の 三 つに 分 類 され 上 部 固 有 水 と 深 層 水 の 境 界 は 深 さ 約 800~1000m 深 層 水 と 底 層 水 の 境 界 は 深 さ 約 2000~2500mである それぞ れの 特 徴 として 上 部 固 有 水 は 深 層 水 底 層 水 より 溶 存 酸 素 量 が 多 く 鉛 直 変 化 が 大 きい ( 図 )こと 深 層 水 である 日 本 海 盆 ( 北 東 部 東 部 )の 深 さ1900m 付 近 には 上 下 の 層 より 溶 存 酸 素 量 の 少 ない 極 小 層 がみら れるが 底 層 水 は 日 本 海 盆 と 大 和 海 盆 ともに 海 水 特 性 の 鉛 直 変 化 が 非 常 に 小 さいことなど が 挙 げられる( 図 )(Senjyu and Sudo, 1993, Gamo and Horibe, 1983など) また 日 本 海 盆 と 大 和 海 盆 における 底 層 水 の 水 温 と 溶 存 酸 素 量 の 値 は 明 瞭 に 異 なって おり 大 和 海 盆 北 東 部 の 海 底 付 近 ( 図 中 の 楕 円 で 囲 まれた 部 分 )には 日 本 海 盆 の 底 層 水 の 影 響 を 受 けていると 考 えられる 鉛 直 分 布 がみられる(Gamo et al., 1986; Senjyu et al.,2005bなど) 図 年 秋 季 の 図 の 観 測 点 におけ る 日 本 海 における1000m 以 深 の 溶 存 酸 素 量 の 鉛 直 分 布 イ 形 成 域 と 循 環 上 部 固 有 水 は 40 ~43 Nの136 E 以 西 で 形 成 され 日 本 海 盆 西 部 大 和 堆 西 方 を 経 て 大 和 海 盆 に 入 ると 考 えられている(Senjyu and Sudo, 1993, 1994) 深 層 水 底 層 水 について は 上 部 固 有 水 の 形 成 域 の 中 でも より 深 く までの 沈 み 込 みが 起 こるウラジオストク 沖 の 海 域 と 考 えられている 循 環 経 路 については 日 本 海 全 体 で 海 盆 の 縁 に 沿 って 反 時 計 回 りに 循 環 するとともに 日 本 海 盆 大 和 海 盆 のそ れぞれの 海 盆 でも 反 時 計 回 りの 循 環 が 推 定 さ れている(Senjyu et al., 2005a 図 ) 図 日 本 海 の 深 層 循 環 の 模 式 図 Kumamoto et al.(2008)のfig. 5を 転 載 太 線 は 深 層 循 環 の 経 路 (Senjyu et al., 2005a)を 示 す ウラジオストク 沖 の 楕 円 で 囲 まれた 海 域 は2001 年 冬 季 に 形 成 された 底 層 水 が 観 測 された 海 域 (Senjyu et al., 2002; Kim et al., 2002; Talley et al., 2003)を 示 す 54

33 日 本 海 固 有 水 ウ 長 期 変 化 1950 年 代 以 降 の 観 測 結 果 から 日 本 海 固 有 水 に 水 温 の 上 昇 と 溶 存 酸 素 量 の 減 少 が 起 こっ ており これらの 変 化 に 伴 って 深 層 水 や 底 層 水 の 鉛 直 分 布 の 特 徴 が 変 化 していることが 明 らかになっている 例 えば 1958~1996 年 の 深 さ1500mでの 変 化 は 水 温 で10 年 あたり 0.009~0.012 の 上 昇 溶 存 酸 素 量 で10 年 あた り3.3~4.8μmol/l(3.2~4.7μmol/kgに 相 当 )の 減 少 であったこと(Minami et al., 1999) 1977~2007 年 の30 年 間 に 底 層 水 の 溶 存 酸 素 量 が8~10% 減 少 したこと(Gamo, 2011)などが 示 されている また 深 層 水 における 酸 素 極 小 層 の 深 さがより 深 くなるとともに 不 明 瞭 に なってきていること 深 層 水 と 底 層 水 の 境 界 の 深 さが 深 くなってきており 底 層 水 の 体 積 が 減 少 傾 向 にあることが 示 されており(Gamo et al., 1986) 2040 年 には 底 層 水 の 特 性 をもつ 水 が 存 在 しなくなると 予 測 されている(Kang et al., 2003) 日 本 海 固 有 水 の 深 層 水 底 層 水 の 水 温 が 上 昇 し 溶 存 酸 素 量 が 減 少 している 原 因 として は 深 層 水 底 層 水 の 形 成 量 の 減 少 が 考 えら れている 深 層 水 底 層 水 の 形 成 量 が 減 少 し 低 温 で 酸 素 が 豊 富 な 新 しい 海 水 が 深 層 に 供 給 されなくなると 上 層 からの 熱 の 拡 散 や 地 熱 などによって 水 温 は 上 昇 し バクテリアが 有 機 物 ( 生 物 の 死 骸 や 糞 など)を 分 解 する 過 程 で 酸 素 を 消 費 することから 溶 存 酸 素 量 は 減 少 する(Minami et al., 1999; Gamo, 1999など) また 今 後 も 溶 存 酸 素 量 が 低 下 し 続 けるなら 数 百 年 のうちに 日 本 海 の 底 層 は 最 終 氷 期 と 同 様 に 無 酸 素 状 態 になると 指 摘 されている (Gamo, 1999) 日 本 海 固 有 水 の 底 層 水 の 形 成 状 況 について 2001 年 2 月 にウラジオストク 沖 で 新 たな 底 層 水 が 形 成 される 様 子 が 初 めて 観 測 され(Talley et al., 2003) この 年 の 春 季 から 夏 季 にかけて 形 成 域 付 近 の 海 域 ( 図 )で 新 しい 底 層 水 の 形 成 による 溶 存 酸 素 量 の 増 加 などが 示 さ れた(Senjyu et al., 2002; Kim et al., 2002な 図 ウラジオストクの 冬 季 ( 前 年 12~2 月 )の 平 均 気 温 の 経 年 変 化 (1873~2013 年 ) 青 四 角 ( )は-13 を 下 回 った 年 (Talley et al., 2003)を 示 す 米 国 海 洋 大 気 庁 気 候 データセン ター 作 成 のGlobal Historical Climatology Network Monthly 3.2.1(Lawrimore et al., 2011)の 品 質 管 理 済 み 月 平 均 気 温 から 算 出 ど) 形 成 域 に 近 いウラジオストクの 冬 季 の 気 温 を 底 層 水 の 形 成 に 必 要 な 海 面 冷 却 の 指 標 とすると 2001 年 のように 著 しく 気 温 が 低 い( 海 面 冷 却 が 強 い) 年 の 頻 度 は 減 ってきて おり(Kim et al., 2002; Talley et al., 2003)( 図 ) 近 年 は 底 層 水 の 形 成 が 停 止 ある いは 弱 まった 状 態 が 続 いていると 考 えられて いる(Kim et al., 2004) 日 本 海 固 有 水 の 長 期 変 化 の 状 況 については 気 候 変 動 に 関 する 政 府 間 パネル 第 4 次 評 価 報 告 書 (IPCC,2007)でも 報 告 されており 日 本 海 固 有 水 は 他 の 海 洋 と 隔 離 された 閉 鎖 的 な 海 盆 に 存 在 しているために 地 球 温 暖 化 の 影 響 を 受 けやすいことが 指 摘 されている 2 日 本 海 固 有 水 の 監 視 (1) 診 断 に 用 いるデータ 1965 年 からの 気 象 庁 海 洋 気 象 観 測 船 による 大 和 海 盆 南 西 部 大 和 海 盆 北 東 部 日 本 海 盆 東 部 及 び 日 本 海 盆 北 東 部 の 観 測 点 ( 図 )における 水 温 と 溶 存 酸 素 量 の 観 測 結 果 を 用 いる また 水 温 は 水 圧 による 水 温 上 昇 分 を 除 いたポテンシャル 水 温 で 表 す 55