海洋地球研究船「みらい」8,706トンで北極航海へ

海洋研究開発機構（JAMSTEC）が有する、世界的にも屈指の大型研究船である「みらい」8,706トン。西野茂人主任技術研究員は、この「みらい」に毎年のように乗り込んで北極海での観測を続けている。北極域研究推進プロジェクト（ArCS）の一環としても進められた2016年の北極航海では、2013、2015年に続き首席研究員を務めた。船は日本を出発し、北太平洋を横断、まずは北部ベーリング海を目指す。「生物が非常に豊富な海なので、生物の観測を重点的に行いつつ北上していきます」。シベリアとアラスカに挟まれたベーリング海峡を抜けると、そこはチュクチ海という北極海の中では生物の豊かな海域だ。さらに進むと、海底の水深が深いカナダ海盆と呼ばれる海域に至る。「ここは近年、海氷が融け、海洋の温暖化、淡水化、貧栄養化、酸性化といった大きな環境変化が起きている海域ですね。ここでは、そのような変化をとらえるべく総合的な観測を実施します」。観測メニューは大気、海洋気象、波浪・飛沫（しぶき）、温暖化ガス、海洋物理・化学環境、プランクトンから海鳥等に至る生物や海底堆積物など、多岐にわたる。「『みらい』は耐氷能力を有するものの海氷に阻まれて船が近づけなかったり、天候によって観測できなかったりします。そこで毎日ミーティングして実施メニューを決めるんです。北極海で起こっていることをできる限りこの『みらい』で捉えようとしています」。

北極海で進行する淡水化、貧栄養化、酸性化

北極海に流入する海水には大きく2つの種類がある。ベーリング海峡から流入する太平洋起源水と、大西洋から入る大西洋起源水だ。2種類の暖かい海水は熱だけでなく栄養塩やプランクトンを多く含み、それらを北極海に供給する役割を担っている。この他北米やロシアから北極海へ流れ込む河川水があり、水深が浅い「陸棚域」で太平洋起源水や大西洋起源水と混ざり、陸棚水を形成している。近年、北極海の海氷が融けてきていることがわかっているが、これにより海の表面近くの淡水化が進んで、陸棚水が薄まり栄養塩濃度が低下（貧栄養化）したり、弱アルカリ性の海水の性質が酸性の方向に傾いたり（酸性化）する。これらはどれも、生態系に影響を及ぼす可能性がある変化だ。また海氷がなくなると、氷に分け隔てられていた海水と大気が直接触れ合うため、二酸化炭素の海への溶け込みを加速し、酸性化をさらに進行させる。「北極海の酸性化は、他の海域に比べて非常に速いペースで進んでいる」と西野主任技術研究員は言う。

二酸化炭素を吸収する海の異変

海洋はもともと、大気中に排出された二酸化炭素の3分の1を吸収しており、同時に「生物ポンプ」と呼ばれる働きによって、海洋表面から炭素を除去する役目を果たしていることが知られている。海に溶け込んだ二酸化炭素の一部は植物プランクトンに取り込まれ、植物プランクトンはさらに動物プランクトンに捕食される。プランクトンの死骸や糞は沈降していき、その一部が堆積物となって海底に炭素が貯蔵されるしくみだ。「植物プランクトンは栄養塩の豊富な海に多く生息します。しかし、北極海の淡水化が進むとさきほどのように海の表層の栄養塩濃度が低下し、その結果プランクトンが減少し、生物ポンプがうまく働かなくなってきます」。また北極海の酸性化が進むと、海中のプランクトンや甲殻類などの生物の炭酸カルシウムでできている殻が溶けだしてしまうという可能性もある。この溶けやすさの指標が炭酸カルシウム飽和度オメガ（Ω）である。Ωは、1未満で「未飽和」、すなわち生物の殻や骨格などに含まれる炭酸カルシウムが海水に溶け得ることを示す。「北極海の表面では2000年代に入ってから、Ω値が1を切るようになってきました。ただ、それですぐにカニやエビ、貝のような生物の殻が溶けるかというと、生物の環境への応答についてはもう1段階、研究の積み重ねが必要だと思います」（JAMSTEC関連プレスリリース1はこちら）。

西野主任技術研究員と渡邉英嗣研究員が所属するJAMSTECは、2015年から始まった北極域研究推進プロジェクト（ArCS）の副代表機関でもある。このプロジェクトと関連して実施された「みらい」航海の目的地は、太平洋からの海水が流れ込む生物が豊かな海域であると同時に、今まさに海氷減少に伴って海洋環境や生態系が激変している海域だ。「これからも『みらい』などによる観測の成果を気候変動研究に役立てていきたい」と西野主任技術研究員は言う。

（聞き手：池谷瑠絵　特記外の写真：飯島雄二　公開日：2017/02/10）