Clinical Study(クリニカルスタディ)をレポート
いつか人間は自分たちのせいか、大自然のちょっとした変化によって、徐々に、あるいは突然に、地球上から滅びることになるであろう。
その時期は近づきこそすれ、遠ざかることはないに違いない。
八八センチメートルであるとまとめられた。
第二次評価報告書に比べ、予想がすべて上方修正されたのは、冷却効果をもつエアロゾルになりうる、人為起源の硫黄酸化物の排出規制が強化され、エァロゾル生成が抑制されるため、という皮肉な結果となってしまった。
しかし、気温だけ下がればいいというわけでもない。
どんな環境がわれわれにとって理想なのだろうか。
十年後も、百年後も、千年後までも、自分たちがいま、快適と感じて生活している環境が大きく変化しないこと、いま住んでいる場所から移動する必要がないことを、多くの人々は願っているのかもしれない。
増えつづける人口気に二酸化炭素がとどまる平均の時間(平均滞留時間)は約四年(大気の存在量…年間交換量)となる。
つまり、今の瞬間の空気中二酸化炭素分子について、四年後に行方をたどると、半分は海水中か陸の植物かにとり込まれていることになる。
とり込まれた分の炭素は、海か陸から放出された炭素によって置きかわり、少量の新たな化石燃料燃焼で生じた、人為起源炭素が加わる。
また、大気二酸化炭素量の五○倍以上の二酸化炭素が海洋に存在する。
このことは、大気と海洋が十分にガス交換し、二酸化炭素を平衡に分配すると、化石燃料消費で放出された二酸化炭素の、二%以下しか大気には残留しないので、地球の温暖化を招くような大気二酸化炭素増加はおこらない。
しかし、図3.1で表層海洋と深層海洋とが分けてあらわされるように、一般に、海洋は冷たくて重い深層水の上に、暖かくて軽い表層水が蓋をし上部の光合成と呼吸の差であるので一千億トンより小さい。
陸上部の全生産(光合成)量だけ陸上植物へ大気の炭素は移動する。
その一部は地上部の呼吸で速やかに大気にもどり、残りは土壌呼吸(根の呼吸をふくむ)でゆっくりと大気にもどる。
そのため、滞留時間の算出には全生産量一千億トン/年を使う。
三・一節で概観した現代の地球表層の炭素循環を、もう一度詳しくながめてみよう。
現存量(ストック)と圏間移動量(フラックス)である。
ストックは箱の大きさをあらわす数字であり、フラックスは矢印の太さをあらわす数字である。
人為的炭素フラックスは、化石燃料消費と森林破壊であり、その分大気の二酸化炭素濃度が増加する。
陸と海が人為起源の炭素をそれぞれに吸収している分だけ、大気の二酸化炭素増加速度は低くおさえられる。
大気と海洋の間には、炭素として年間約九○○億トンの二酸化炭素ガス交換がある。
大気と陸との間に、年間に約一千億トンの交換があることも考慮すると、大てい構造であるため、深層水に二酸化炭素が輸送される速度には限界があって、都合よく二酸化炭素が吸収されるわけではない。
しかしながら、現在の大気二酸化炭素濃度に対して未飽和な海洋のおかげで、化石燃料燃焼由来の二酸化炭素のうち、相当な割合の二酸化炭素が海洋に吸収されていることは事実である。
これが強いほど、二酸化炭素の移動速度は速くなり、大気一海洋間の濃度差を小さくする方向に二酸化炭素移動がおこる。
このことから、海洋の表面の二酸化炭素分圧を測定し、風の分布を測定あるいは推定すると、全海洋の二酸化炭素吸収量が計算できることになる。
しかしここにはいろいろな問題点、困難さがある。
まず、海洋表層の二酸化炭素分圧は海域によって高くなったり低くなったりする。
高い二酸化炭素分圧を示す代表的な海域は赤道域である。
とくに東太平洋のペルー沖は湧昇海域なので、二酸化炭素分圧の高い海水が深層から表層に供給され続け、年間を通じて表層海水の二酸化炭素分圧が高くなる。
これに対して、生物生産が高い海域では、植物プランクトンが海水中の二酸化炭素を光合成で固定して有機物を生産するので、二酸化炭素分圧は低くなる。
しかも、表層水の二酸化炭素分圧は、年間を通じて一定に保たれるわけではない。
たとえば、千島沖では夏には生物生産のために二酸化炭素分圧が低くなるが、冬には亜表層海水と表層海水が混合して、二酸化炭素分圧は高くなる。
海洋亜表層では、光が届く表層で植物プランクトンに生産された有機炭素が沈降し、微生物による分海洋による二酸化炭素の吸収は、大気と海洋の二酸化炭素濃度差でひきおこされる。
大気の二酸化炭素濃度(分率)は現在約三七0ppmである。
つまり、一気圧の大気中には、○・○○○三七気圧の二酸化炭素が存在する。
一方、海水中の二酸化炭素濃度も同じように分圧で測定することができる。
海洋では、ある海域の、ある季節には、二酸化炭素分圧は大気より低くなる。
物質は濃度の高いところから低いところへ移動するので、二酸化炭素分圧の低い海洋は大気から二酸化炭素を吸収する。
大気ー海洋間の二酸化炭素移動は、風によって界面が乱されることによって促進される。
大気から海洋間の濃度差が大きいほど、また風解をうけて、無機炭酸、つまり二酸化炭素にもどる。
そのために、表層海水が冷却をうけて密度を増し、亜表層海水と混合する冬には、表層の二酸化炭素分圧が高まる。
すなわち、海洋表層の二酸化炭素分圧は、海域によって変化するだけでなく、激しく季節変化することに注意しなければならない。
一九九五年までに世界中で測定されたデータを、C大学のT・T博士が解析したマップが発表されている。
T博士によると、測定データは不足していて、データのない月や海域については、統計的に内挿してマップがつくられた。
つまり、データが少ない海域・季節ほど、推定値は不正確である。
二酸化炭素分圧測定のしくみ、反応・生物作用があきらかにされたりする。
しかし、二酸化炭素分圧観測では、海洋表層の分布を正確かつ詳細に測定したいので、普通の海洋化学観測とは異なり、表層海水を連続的に測定するという方法をとる。
一般に化学測定では、一定量(体積か重量)の海水を秤りとり、その海水中の成分の量を分析で決定する。
これに対し、表層二酸化炭素分圧測定装置では、海水と空気を混合させ、空気層の二酸化炭素分率(ppm)を測定する。
ここでわざわざ分率と書く理由は、空気の二酸化炭素分析では、標準ガスと試料ガスを比較することによって濃度を測定するからである。
標準ガス中の二酸化炭素の濃度は、バランスガス(空気)に対するモル分率(百万分の一、ppm)であらわされている。
測定に用いる赤外分光光度計のセルは大気に開放されていて、標準ガスと試料ガスを同じ気圧のときに測定すると、結果が分率で得られるしくみである。
分圧(百万分の一気圧)は、分率に気圧をかければ計算できる。
定するのに用いている平衡器を示す。
従来用いられてきた二酸化炭素平衡器は、シャワーヘッドから海水を流下させ、そこに空気を触れさせるという原理に基づくもの海洋化学の普通のやり方による観測では、観測船から採水器を水中におろしてゆき、深海から表層まで何層もの海水を採取し、その中の化学成分を分析する。
これを、ある海域の中で場所を変えてくり返すと、成分の鉛直的・水平的分布があきらかにされる。
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