大気観測と全球逆転モデルを用いた北極・北方林地帯のメタン排出量の定量化

なぜ北のメタンが重要なのか

メタンは強力な温室効果ガスであり、北極を取り巻く凍った土地には、地球が温暖化することで放出され得る膨大な炭素が蓄えられています。研究者たちは、土壌の融解や湿地の拡大がこの地域を新たな大規模メタン源に変え、気候変動を加速させるのではないかと懸念しています。本研究は単純だが重要な問いを投げかけます：現在、北極・北方林地帯から実際にどれだけのメタンが出ているのか、それは時間とともに変化しているのか、そしてその変化を左右する要因は何か？

大気からの新たな視点

研究者たちは地上だけで測るのではなく、世界154か所の観測局ネットワークから採取された大気測定を利用しました。そのうち33局は北極や北方の森林に散在しています。これらの観測点は継続的に大気をサンプリングし、メタン濃度の増減を追跡します。チームはこれらの観測値を大気の流れと混合を考慮して逆算できる全球コンピュータシステムに投入しました：大気の動きから逆にたどれば、各塔で観測されたメタンを最もよく説明する地表での排出パターンは何か？観測値を土地モデルや排出の事前推定と組み合わせることで、北極・北方林地帯の地域的メタン排出の平均的不確実性を約3分の1にまで削減しました。

北が放出するメタンの量

解析の結果、2010年から2021年の間に北極・北方林地帯は年平均で約45テラグラムのメタンを放出しており、これは世界の排出量の約7パーセントに相当します。これは純粋に土地モデルやインベントリに基づく従来の“ボトムアップ”推定よりも大きく、特にロシアでの排出が過小評価されていた傾向がありました。このメタンのほぼ半分は湿地由来で、化石燃料の採掘や農業などの人為起源、湖やシロアリなどの他の自然源、火災、近海域からの少量の寄与が加わっています。西ロシアは広大な湿地と活発な石油・ガス活動により、アラスカや北カナダなどの他のサブリージョンと比べて2〜6倍の排出量があり、最大のホットスポットとして際立っています。

季節的な増減

高緯度北域全体で、メタン排出は明確な年周期を示します。暗く凍てつく冬に最も低く、雪解けと土壌の加温に伴って急増し、湿地が暖かく水浸しで生物活動が活発になる7月と8月にピークを迎えます。夏季には湿地が総メタン放出の約70パーセントを占めます。人為起源が支配的なのは研究領域の一部、特に欧州側に限られます。大気データを加えたことで変わったのは主に季節ピークの大きさであり、時期そのものはほとんど変わらなかったため、モデルは季節パターンを概ねとらえているが、重要な地域で実際の規模を見落としていたことが示唆されます。

傾向と気候とのつながり

12年間の期間を通じて、北極・北方林地帯全体のメタン排出に統計的に確かな強い上昇傾向は見られませんが、いくつか注目すべきパターンが浮かび上がります。特に2016年、2019年、2020年は、湿地が多い地域での湿潤または高温条件、そして2019年の東ロシアでの顕著な火災活動のために、平均を数パーセント上回る排出量を記録しました。湿地に注目すると、一般に温暖な年ほど特に晩夏にメタン放出が増えることが分かりました。広大な湿原で覆われる西シベリアに焦点を当てると、湿地排出の局所的な増加がより明確に現れ、冬の雪が思いのほか強い役割を果たしていることがわかりました：積雪が深いと融雪後の土壌がより湿り、その結果として翌暖季のメタン放出が増えるようです。

なぜ雪と湿り気が重要なのか

西シベリア低地の事例は、気候の微妙な変化がどのようにメタン放出を増幅しうるかを示しています。厚い冬の雪は地表を断熱し、土壌の凍結を浅く保ち、ゆっくりと融けることで湿地を長く水浸しにします。排水の悪い平坦な地形では、その余剰水分がメタン生成微生物に有利な条件を維持します。統計解析は、積雪深、成長期の高温、降水の組み合わせがこれらの湿地の年ごとのメタン変動の大部分を説明することを示し、従来の土地モデルはこの感受性の多くを見落としていたことがわかりました。

将来に向けての意味

一般向けの要点としては、北極・北方林地帯はすでにかなりの量で、かつ反応性の高いメタン源となっているが、まだ急激で劇的な「暴走」には至っていないということです。湿地、特に西ロシアの湿地が中心的役割を果たし、暖かく湿った年には排出が増えます。地域は全球平均より速く温暖化しており、積雪や降雨パターンが変化しているため、今後数十年で北の湿地からのメタン排出は増加する可能性が高いと本研究は示唆しています。同時に、緻密な大気観測網と全球モデルを組み合わせることで、メタンの発生源とその原因をはるかに鮮明に特定できることが示されており、将来の気候フィードバックを予測し、それを抑える戦略を立てるための重要な知見を提供します。

引用: Basso, L.S., Rödenbeck, C., Brovkin, V. et al. Quantifying Arctic-boreal methane emissions using atmospheric observations and a global inverse model. npj Clim Atmos Sci 9, 80 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01348-1

キーワード: 北極メタン, 永久凍土, 湿地, 気候フィードバック, 西シベリア