アグラス 現在の謎: 私たちの気候理解における海洋のギャップ

アグラス海流、インド洋、南アフリカ沖 — 今年 7 月、私は謎のアグラス海流を研究するために船上の科学者たちと一緒に旅するという大きな期待を抱いて、南アフリカの調査船 SA アグラス II に乗船しました。データと調査結果を Mongabay 読者に報告してください。

しかし、最善の計画が立てられました…航海開始からわずか数日後、私たちは突然、この船の重要な気候変動ミッションを放棄し、南アフリカの東海岸に沿って北に向かう予定の航路を逸れ、代わりに負傷した研究者2名をマリオン島から避難させるために南東に舵を切らざるを得なくなりました。亜南極インド洋の人里離れた自然保護区。

緊急海上救助を急ぐあまり、南アフリカ唯一の南極観測船に乗船する科学者らによる数か月にわたる計画は棚上げされなければならず、南アフリカの東海岸を流れ下る異常に強いアグラス海流の謎は未解決のまま残された。少なくともあと1年は。

これに、新型コロナウイルス感染症による前回の 3 年間の遅れが加わり、その間、アグラス星系気候アレイ (ASCA) トランセクトは監視されておらず、より大きな問題が頭をもたげています。人類が地球の気候システムの仕組みを完全に理解するにはこの問題を解決するには、グローバル・サウスでも境界海流がどのように機能するかを、グローバル・ノースと同様に徹底的に理解する必要があります。

海岸線によって形成される境界流は、海洋盆地の東側と西側に沿って流れる表層流です。 しかし、有名なメキシコ湾流など、北方の境界流の一部は何十年、場合によっては何世紀にもわたって調査されてきたが、地球の赤道以南の海で渦を巻く境界流は研究不足に悩まされており、現在の取り組みは資金不足である。そして、ここでの科学リソースはしばしば薄く伸びています。

国連の政府間海洋学委員会（IOC）が主導するプログラムである「全球海洋観測システムに関わる私たち全員」は、「現時点でのこのシステムの欠点は、境界流システムの測定が欠如していることであることを認識している」。マイアミ大学ローゼンスティール・スクール海洋科学部の海洋学教授リサ・ビール氏は、アガラス海流についてこう語る。

その結果として生じる過去のデータの欠如と、最近のデータのギャップは、研究者や政策立案者からも同様の懸念となっています。 「自然変動と人為的気候変動の違いと影響を理解しようとする場合、長期的なモニタリングは科学の最も重要な側面の一つです」と南アフリカ林業水産省広報部長のアルビ・モディセ氏は説明する。環境。

科学者らは、アグラス海流システムが地球規模の気候変動に何らかの役割を果たしていると強く疑っているが、地域的な重要性も持っている可能性が高い。「[南アフリカ]を取り囲む地球システム全体の長期データ時系列がなければ、局所的な気候変動の影響と、 [気候]適応戦略はほぼ不可能になっている」とモディセ氏は指摘する。

世界的および地域的な気候モデリング予測を大幅に強化するには、国際科学コミュニティが世界の北と南の間のニーズ、資源、資金、文化的格差にもっと適切に対処する必要がある、とジュリエット・ヘルメス氏は言う。 ヘルメス氏は南アフリカ環境観測ネットワーク（SAEON）エガガシニノードの管理者であり、同国の極地研究インフラの管理者代理も務めている。

人為的気候変動の激化により、特に海洋に関する私たちの知識の大きなギャップが急速に浮き彫りになっています。 西部境界流とその延長地域は、過去 100 年間で最も急速に温暖化が進む海洋地域となっています。 この理由とその影響はまだ不明です。 一部の科学者は、この高い速度での温暖化は風の変化と海流の極方向への移動によるものであり、これらの地域の人為起源の二酸化炭素を吸収する海洋の能力に影響を与えるのではないかと推測している。

さまざまな海流が地球の気候システムの作動に重要な役割を果たしているため、研究者らは、局所的な海洋の影響が地域的に、そして世界的に波及する可能性があると懸念している。

海洋を理解するための最初の課題は大きさです。 それらは、広大で相互接続された複雑な研究​​領域を表しています。 地球の回転と太陽の放射エネルギーによって継続的に動き始めたその水は、地球上の水と熱をかき混ぜて吸い込む強力な境界流によって境界を定められた、ジャイアと呼ばれる巨大な円形の渦の中で渦を巻いています。

アガラス川のような亜熱帯西部境界流は、強く、狭く、深く、暖かいです。 北のメキシコ湾流と同じように、暖かい熱帯地方から寒冷な緯度に熱を移動させ、地球の気候を緩和し、海と陸の気象パターンを形成します。

米国、オーストラリア、日本などの先進国と国境を接する境界海流は、長期にわたる継続的な観測プログラムが実施され、綿密に精査されている。 それはアガラスには当てはまらない、と南アフリカ気象局（SAWS）の海洋ユニット上級科学者でASCAプロジェクトの共同主任研究員であるタマリン・モリス氏は言う。 アグラス海流は地元の海岸から広範囲に研究されているが、モリス氏は「現在、海流の長期的かつ持続可能なモニタリングは行われていない」と指摘する。

いわゆる「叫ぶ」アガラスは、地球上で最もエネルギー的な電流システムの 1 つです。 この流れは南アフリカの大陸斜面に沿って毎秒 7,500 万立方メートル (26 億 5,000 万立方フィート) 以上の流量で南西に流れます。これはアマゾン川の流量の約 350 倍です。

1400 年代、ポルトガルの探検家バスコ デ ガマは、海流が非常に強く、帆船の小隊を 3 日間かけて着実に後退させたと報告しました。 「それはただの獣です」とヘルメス氏は言い、この流れの強大な力がアガラスの研究の課題に貢献していると付け加えた。 通常は一年で穏やかな時期である7月の航海でも、データ収集機器が海流に流された。

アフリカ大陸棚の広くて浅い部分であるアグラス銀行の南端では、流れは偏西風によって東にそらされ、その後反時計回りにループしてインド洋に戻り、基本的にインド洋と南極海を分けています。

この逆流では、アグラスの水は、渦と呼ばれる渦巻きのように渦を巻く小さな円流と、温水と塩水のフィラメントとなって、南アフリカの先端の周りで西に南大西洋に漏れ出ます。

ここ、いわゆる「ケープの大釜」では、暖かく塩分を含んだインド洋の水が冷たくて新鮮な大西洋の水と混ざり合い、北に流れ、大西洋子午線循環（AMOC）に影響を与えます。 AMOC は、赤道を越えて南半球から北半球まで熱を移動させる海流 (温度と塩分の差によって駆動される) のシステムです。

AMOC はベルトコンベアのように機能します。 暖かい水は熱帯と亜熱帯から北に流れ、グリーンランド南部の亜寒帯で冷えて沈み、その後大西洋深部を流れて南に戻ります。 絶えず変化する AMOC に対するアガラス川の潜在的な影響により、南方海流を理解することが国際的な注目を集めています。

気候モデルは、大気中の温室効果ガスが増加し、大気と海洋表面が温暖化するにつれてAMOCが弱まると示唆している。 近年グリーンランドの氷床の融解が進み、亜北極大西洋に淡水が氾濫し、氷床の弱体化がさらに進んでいるように見える。 一部の研究は、淡水の流入には閾値があり、それを超えるとAMOCが崩壊して流れが止まる可能性があることを示唆しています。

このような出来事が気候に及ぼす影響は、人類と生物多様性にとって壊滅的なものとなるでしょう。

気候モデルによると、AMOCの閉鎖は北半球を氷河期の気温まで冷却し、ヨーロッパと北アメリカの降水量を減らし、西アフリカに永久的な干ばつ状態をもたらし、南アメリカとアフリカのモンスーンを南に移動させる可能性がある。 北ヨーロッパではより深刻な冬の嵐や洪水が、地中海ではさらに多くの夏の雨が発生する可能性があります。 研究によると、その後の海面上昇により、米国東海岸沿いの都市が恒久的に洪水に見舞われる可能性がある。

しかし、AMOCの変更が​​北方で進行しているにもかかわらず、アグラスの暖かく塩辛い水の大西洋への漏出は増加している可能性があり、それによってAMOCのモデル化された行動が変化する可能性がある。

「結局のところ、偏西風の強さがすべてなのです」とビールは説明する。 「人為的気候変動の影響で南極周辺の偏偏風が強まったため、大西洋に漏れるインド洋の水の量が増加している。」 過去には、アグラス漏洩の強化が AMOC の強化と結びついていた。

科学者たちは、これらの塩分濃度の高いインド洋の海水が最終的に氷河融解による AMOC への海洋影響のバランスを取り、打ち消してくれるのではないかと疑問を抱いている。 答え: 確かなことはわかりません。

現在のシステムは非常に乱流であるため、これまでの気候モデルは、大アグラス海流システムの特徴やその漏出を現実的に捉えていません。 精度を高めるために、科学者はモデルに組み込むことができる、詳細で継続的なオンサイトのアグラス データを必要としています。

モリス氏は、衛星監視でも海の表面の「表面」しか読み取ることができないと説明する。

「大アグラス海流システムをその深さまで研究するほぼ唯一の方法は、係留された計器アレイからの長期間の継続的な測定と船舶からの反復的な水路観測である」と研究者らは2017年の論文で、海流モニタリングの重要性について書いている。そしてその海洋間の交流。 「そのとき初めて、科学界は大アグラス海流システムの変化を理解し、予測し始め、地域的および地球規模の気候変動に対するそのフィードバックを認識し始め、それによって一般大衆に社会的および経済的利益をもたらすでしょう。」

海流を監視する最初の試みは、ビールがプロジェクトリーダーとして 2010 年に開始されました。 3 年間にわたるこの計画では、米国の調査船による 3 回連続の科学航海と、アガラス海流を越えて衛星地上航路に沿った一連の機器のメンテナンスが必要でした。

研究者らは、この貴重な現地の船上データと 20 年以上の衛星データを組み合わせて、アガラス海流が 1990 年代初頭以来どのように変化してきたかを推定しました。

このプロジェクトの発見は、西側境界流と気候変動に対する海域の反応についての科学者の理解に疑問を投げかけた。 特に南半球での地球温暖化の進行と風強さに基づく予想に反して、アガラス海流の強さは過去20年間増加していません。 むしろ、流れはより不安定になっているようだとビールは明かす。 しかし、その大きな変動が正確に何を予兆するのかは不明です。

この最初のプロジェクトに続いて、ASCA が 2016 年に発足しました。これは、南アフリカの船舶を使用してアグラス海流の流量、熱、塩の輸送に関する初の長期観測を維持するための、米国と南アフリカの科学者の野心的な共同研究です。 「水輸送だけでなく熱輸送を測定することは気候研究に不可欠です」とビール氏は説明する。

しかし、今年もそうでしたが、計画通りにはいきませんでした。 ASCAの係留コンポーネントは、船舶の能力に問題があったため、わずか2回の展開後に「一時停止」されました。 その後、新型コロナウイルス感染症のパンデミックが発生して大きなデータギャップが生じるまで、このトランセクトは SA アグラス II によって毎年訪問されていました。

しかし、すべては無駄ではなかった、とヘルメスは言う。 「それでも私たちは素晴らしい仕事をしました。」 収集された 26 か月のデータは、熱と塩の輸送に関する最初の推定値を含む、海流に関する新たな洞察を提供しました。

「比較的小さなデータセットから、アグラス海流で[季節的に]何が起こっているかについてかなり多くのことを知ることができました」とSAEONの博士研究員であるローラ・ブラビー氏は言う。 研究者らは、海流が強くなる夏には、はるか沖合にある栄養豊富な水が深層部まで大陸棚まで移動することを知った。 アグラス海流が夏よりも弱くて遅い冬には、北大西洋深層水（2,000メートルより深い北大西洋からの水）がアグラス海流の下でアフリカの先端の周りを流れ、北に向かって赤道まで流れます。

それでも、現在進行中の3年間の研究ギャップにより、継続的な現場データが欠如しており、アガラス海流システムがどのようにAMOCを変化させ、地球の気候に影響を与えるかについて深刻な疑問が残されており、他の疑問も身近​​なところで提起されている。 「（アグラス族の）影響を受けるのはグローバル・ノースだけではなく、グローバル・サウスも同様です」とモリス氏は言う。

アグラス星系は地域的な暴風雨の発達に影響を与え、アフリカ南部に極端な降雨現象や竜巻の形で大混乱を引き起こす可能性があります。 1980年代以降のアガラス海流システムの温暖化により、エルニーニョ/南方振動の影響に対するアフリカの水循環の感受性が高まった可能性があるが、研究者らは確信を持っていない。

「海流の変化は降雨量に影響を与える可能性が高く、ひいては農業などの複数の不可欠な産業に影響を与えるだろう」とモリス氏は説明する。 彼女は、現在の変化は、海岸沿いの豊かな漁場の将来の鍵となる、アグラス銀行の多産な魚の養殖場にも悪影響を与える可能性があると述べています。

「しかし、やはり、そうではないかもしれません」と彼女は言う。 「私たちにはまったく分かりません。」

「アガラス星系を継続的に測定することの重要性は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。そして、それを実行できるのは南アフリカ以外にありません。」とビール氏は言います。

しかし、ハードル、特にお金が立ちはだかります。

課題には、複数の戦略的な場所でアガラス海流全体の現場パラメータを測定するための研究インフラを調達するための資金を見つけることが含まれます。 同時に、冗長性のための十分な機器も入手します。 そして、この大規模な事業をすべての拠点でサポートするために、技術的に訓練された人々のチームがいるとモディセ氏は言います。

「人的能力と設備インフラの両方が整ったら、海上で設備を配備、維持、回収するには、適切な調査船の予算と利用可能性が必要になる」と彼は結論付けた。

最近の研究では、他の慢性的な懸念にも焦点を当てています。 政府部門間の戦略的統合と協力の欠如。 機器が必ずしも国際基準に準拠しているとは限りません。 専門家を維持し育成する長期的な機会の欠如。 そして技術スタッフの過剰な勤務。

それでも、未来は刺激的で明るいとエルメス氏は言います。 研究プロジェクトは、アフリカで新たな能力を構築するのではなく、アフリカの既存の能力を強化することに焦点を当てる必要があると彼女は言います。 モディセ氏は、南アフリカは国際的に認められた海洋学プロジェクトの実施に成功していると指摘する。 「同省は、国際パートナーとの大規模な気候研究として、インド洋盆地と南大西洋の間の熱と塩の交換、および南極海からの侵入を監視している」と彼は言う。

一方、7月にSAアグラスIIに戻ったモリスは、船がケープタウンに帰る途中に航海報告書を書き上げ、船内の研究者らがASCAトランセクトを達成する代わりに、大陸の湾口で形成された低気圧渦をどのように研究したかを記録した。調整されたルートに沿って棚を設置します。 もしかしたらそれは彼らが探していたデータではなかったかもしれないが、もしかしたらアグラスの多くの謎を解くのに何らかの形で役立つかもしれない。

同乗していなかったエルメスさんは驚かなかった。 「アフリカでは、計画を立てて計画を立てます」と彼女は言います。 「必要な専門家の数も資金もありませんが、得たものを最大限に活用しています。」

バナー画像: SA Agulhas II から気象観測気球を展開。 ペトロ・コッツェによる画像。

引用:

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