フンガ火山の成層圏水蒸気擾乱の滞留時間を9年で定量化

火山が頭上の空気を変えるとき

2022年1月、南太平洋の海底火山フンガは大量の水を上空高く吹き上げました。この一回の噴火は地球の成層圏の水量を約10％増加させ、30年以上にわたる衛星観測で観測された最大の急増となりました。水蒸気は成層圏に達すると強力な温室効果を持つため、科学者たちは単純だが重要な疑問に急いで答えようとしました：この余分な水はどれくらいの期間そこにとどまり、その気候への影響はどれほど長く続くのか？

上層大気への巨大な飛沫

噴火は中層大気におよそ1500億トンの水を注入しました。これは通常の火山噴火が主に火山灰や硫黄を放出するのとは大きく異なります。この急激な成層圏の「加水」は高層大気の化学、風、温度を変化させました。初期の観測では、追加された水はほとんど減少せずにほぼ2年間続き、影響が数年で消えるのか、それとも10年あるいはそれ以上続くのか専門家の間でも見通しが立ちませんでした。通常への回復時期の推定は幅が大きく、2025年ごろから2030年代中盤までさまざまで、フンガ事象が一時的に地球温暖化をどれだけ押し上げるか判断しにくくしていました。

衛星がとらえた2024年の急変

何が起きているかを明らかにするため、研究者たちはAura衛星のNASA製マイクロ波リムサウンダー（MLS）機器による詳細な観測を用いました。MLSは2004年から大気を観測しており、毎日ほぼ全球の水蒸気プロファイルを提供しています。これらの観測は、2024年に状況が劇的に変わったことを示しています：成層圏でフンガ由来の水の量が1年で約550億トン減少し、衛星記録上最大かつ最速の落ち込みとなりました。先立つ2023年の冬には南極上空の非常に低温な条件が一部の特別な氷雲を形成し、余剰水の初期大部分を除去していました。しかし2024年の減少はより広範で年間を通して持続し、別の説明を必要としました。

空がゆっくりと排出される仕組み

背後にあるメカニズムを理解するため、チームはTOMCATと呼ばれる高度な大気化学・運動モデルに注目しました。フンガの水注入の有無や南極氷雲による「脱水」の有無でシミュレーションを行い、異なる損失過程を分離しました。衛星観測に良く一致するこのモデルは、2023年以降、余剰水が全球的に広がり、高層から下位の成層圏へと沈降し始めたことを示しています。下位成層圏では、そこからさらに対流圏へ漏れ出すことが可能になり、高緯度の大規模循環や成層圏の空気が私たちの暮らす領域へ勢いよく侵入する事象によって運ばれます。2024年末までに、この成層圏から対流圏への交換がフンガ由来の水を除去する上で南極氷雲よりも重要になっていました。

余剰水のカウントダウン

数年分の観測データと、極域雲による損失と下位大気への輸送の両方を再現するモデルを用いて、著者らは残存する余剰水がどの速さで減衰しているかを算出しました。彼らは、強い除去が始まった2023年半ばから、追加された成層圏の水が約3年のe折衷時間で減衰していると見出しました。簡単に言えば、残量はおよそ3年ごとに約3分の1ずつ減り、この擾乱の総「寿命」—減少が始まるまでの初期の待機期間を含めて—は約4年半であるということです。計算によれば、注入された水の約半分はすでに失われ、2025年初めまでにおよそ4分の3が成層圏を離れていると示されています。

気候と今後への意味

非専門家向けに言えば、要点はフンガ噴火が気候システムに強力だが一時的な刺激を与えたということです。成層圏の余分な水は追加の毛布のように振る舞い、わずかに多くの熱を閉じ込めますが、そこに永遠に留まるわけではありません。最新の衛星データとモデリングに基づき、著者らは成層圏の水準は2022年の噴火から回復して年々の通常変動範囲に戻るのが2030年ごろと結論づけています。このおよそ9年という総擾乱期間のより厳密な推定は、以前の幅広い見積もりを大きく絞り込み、この特異な自然事象を短期的な地球温度の予測により正確に組み込むのに役立ちます。

引用: Zhou, X., Chen, Q., Feng, W. et al. Residence time of Hunga stratospheric water vapour perturbation quantified at 9 years. Commun Earth Environ 7, 198 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03216-5

キーワード: フンガ火山, 成層圏水蒸気, 火山噴火の気候影響, ブリューワー＝ドブソン循環, 衛星による大気観測