存在しないかもしれない気候の希望
数十年にわたり、気候科学者たちは南極海について慎重に楽観的な理論を抱き続けてきた。世界の気温が上昇し南極の氷河が融けると、氷の中に閉じ込められた鉄が周辺の水域に放出され、微細な藻類の広大な繁殖を促進するというものだ。これらの植物プランクトンは成長するにつれて大気から二酸化炭素を吸収し、温室効果ガス排出による温暖化効果を部分的に相殺できる天然の負のフィードバックループを作り出すとされていた。
新しい研究がこの安心できる理論に異を唱えている。南極海を研究する科学者たちは鉄散布理論に重大な問題を見出し、このプロセスが以前仮定されていたよりも炭素吸収源としてはるかに効果が低いことを示唆している。この発見は、長期温暖化予測の緩和要因として鉄散布を組み込んでいる気候モデルに重要な影響を与える可能性がある。
理論はどのように機能するはずだったか
鉄散布仮説は確立された観察に基づいている。南極海の広大な地域は科学者が高栄養素・低クロロフィルゾーンと呼ぶものだ。これらの水域には植物プランクトンの成長に必要な窒素、リン、その他の栄養素が豊富に含まれているが、藻類の個体数は驚くほど少ない。制限要因は鉄だ。植物プランクトンが微量必要とするが、大陸の塵源から遠いこれらの遠隔な海域では希少な微量栄養素である。
南極の氷河には、形成時に岩盤から削り取られた鉄粒子が含まれている。氷河が氷山を産み出し周縁部で融けると、この鉄が周囲の海洋に放出される。理論は、気候変動による融解加速が南極海にますます多くの鉄を届け、光合成によって大気中のCO2を引き下げるより大規模な植物プランクトンの繁殖を引き起こすと予測していた。
植物プランクトンが死んで海底に沈むとき、生物ポンプとして知られるプロセスで吸収した炭素を携えていく。炭素が深海に到達すれば、数百年以上にわたって大気の炭素サイクルから除去され、事実上隔離されることができる。
理論が崩れる場所
新しい研究はこの推論の連鎖に複数の問題を特定している。まず、融ける氷河から鉄分が放出される形態が極めて重要だ。すべての鉄が植物プランクトンに生物学的に利用可能なわけではない。氷河融解水中の鉄の多くは、微生物が容易に吸収できない鉱物形態に結合しており、有効な施肥効果を理論的予測を大幅に下回るものに減少させる。
次に、氷河融解水は希薄なプルームとして海面に広がる傾向があり、既に限られた生物利用可能な鉄を広大な地域に分散させる。鉄が植物プランクトンのコミュニティに到達するまでに、濃度が低すぎる可能性がある。
また、海洋温度の上昇は、有機物が深さに沈む前に分解される速度を増加させ、吸収された炭素を大気に戻すことができる。氷河を融かしている同じ温暖化によって引き起こされる海洋循環パターンの変化も、生物ポンプの効率を低下させる可能性がある。
気候モデルへの影響
鉄散布理論の弱体化は気候モデリングに直接的な影響を与える。一部の予測は高排出シナリオにおける温暖化を部分的に緩和する負のフィードバックとして鉄散布を含めてきた。このフィードバックが仮定よりも弱い場合、特定の気候予測は将来の温暖化の速度と規模を過小評価している可能性がある。
より大きな全体像
この研究は、鉄散布が海洋炭素動態においてまったく役割を果たさないことを意味しない。しかし、加速した氷河融解が気候的恩恵を提供することを当てにするのは見当違いであることを示唆している。氷河損失の正味の効果は依然として圧倒的にマイナスだ。海面上昇、海洋循環の乱れ、極地の水の淡水化。温室効果ガスの排出削減の責任は完全に人間の手にあり、一部のモデルが示唆していたよりも天然の安全網が少ない。
Originally published on phys.org
