極端な2016年エルニーニョの海洋熱波は赤道太平洋の炭素輸送と呼吸を弱めた

遠くの海の熱波が私たちにとって重要な理由

沿岸から遠く離れた場所で、2016年の強烈なエルニーニョは熱帯太平洋の広範囲を海中熱波に変えました。本研究は、この出来事が水温を上げただけでなく、微小な浮遊性植物が表層から深海へ炭素を運ぶ仕組みを乱したことを示します。このプロセスは大気中への二酸化炭素排出の一部を抑える働きをしています。衛星、ロボット浮標、計算モデルから得られる微妙な信号を追跡することで、研究者たちはこの極端な暖化が海洋における見えない炭素ベルトコンベヤーをどのように急速に弱めたかを明らかにしました。

熱帯太平洋の加熱

エルニーニョは、熱帯太平洋が異常に温暖になり、世界の気象を再構成することで知られる気候パターンです。2015–2016年の事象は今世紀でも最も強いものの一つで、中央赤道太平洋の一部で海面水温を約3℃上昇させました。多くの地点で、この上昇は研究者が海洋熱波と定義する閾値を超えました。水温上昇は深層から栄養塩に富む水が湧昇する力を弱め、通常は微細な植物プランクトンの大発生を養うはずの供給が減りました。その結果、表層の水はより透明になり、生物量が貧しくなりました。

見えない粒子を深海へ追う

植物プランクトンが増殖し、死に、食べられると、その遺骸の一部が凝集して沈み、光が届く表層から暗い深層へ炭素を運びます。研究チームは衛星の色彩画像で導かれた海洋生態系モデルを用いて、よく混合した表層からどれだけの炭素が沈降したかを推定しました。これを、海洋の断面を測るArgoフロートからの数千の観測に基づく機械学習による再構成と組み合わせました。あるデータセットは粒子が光を散乱する度合いを追跡し、水中の炭素を含む微細な粒子の良い指標となりました。別のデータセットは酸素測定を使い、沈降する有機物を消費することで海洋の生物がどれほど呼吸しているかを推定しました。

海の炭素ベルトコンベヤーの急激な低下

2002年から2020年の複合記録は、ラニーニャの冷年は表層からの炭素輸出が強い傾向にあり、エルニーニョの暖年は弱い輸出と対応することを示しています。2016年のエルニーニョのピーク時、赤道太平洋の主要領域であるニーニョ3.4領域で推定された炭素輸出は長期平均と比べて約半分に落ち込みました。上層の粒子信号も低下し、酸素に基づく推定では100〜200メートルの深度での呼吸も減少しており、沈降する有機物が減って深層の生物を養う力が弱まったことと整合的です。これら3つの指標はいずれもこの事象で最も極端な低値に達し、炭素が深層へ生物学的に移動する大きな一時的減速の状況を補強しました。

微小プランクトンの変化が炭素輸送をどう再形成するか

すべての植物プランクトンが沈降フラックスに同等に寄与するわけではありません。ガラス質の殻を作る大型で成長の速い珪藻は重い粒子を形成して速く沈みやすい一方、シアノバクテリアのような小型群はゆっくり沈み、含む炭素量も少ないです。モデルは、生産的なラニーニャ年には珪藻が有索性動物プランクトンに食べられ沈降性デトリタスになる物質の大きな割合を占めることを示唆します。エルニーニョ、とりわけ2016年には、中央赤道太平洋で珪藻はほとんど消え、小型で成長の遅い群に置き換わりました。この群集組成の変化は、輸出が急落した理由と中層での呼吸が減った理由を説明する助けになります。また、エルニーニョ条件と弱まった輸出の結びつきは、中央および東部の熱帯太平洋で最も強く、他の海域ではより複雑なパターンを示すことも本研究は見出しています。

地球の炭素収支にとっての意味

2016年のエルニーニョは、主に陸上での変化と海面での気体交換の変化により、大気中の二酸化炭素が異常に急速に増加した時期と一致しました。本研究は同時に、赤道太平洋で表層から深層へ炭素を移す生物ポンプも減速したことを示しています。これは、この領域が長期的な炭素吸収源として機能することを難しくし、特に気候温暖化に伴って頻度が高まると予想される極端な高温事象の際に顕著になります。簡単に言えば、熱帯太平洋が加熱してプランクトン群集が重く速く沈む形態から離れると、より少ない炭素が深層へ運ばれ、より多くが表層や最終的には私たちが呼吸する空気中に残るのです。

引用: Arteaga, L.A., Rousseaux, C.S., Cetinić, I. et al. Extreme 2016 El Niño heatwave weakened carbon export and respiration in the Equatorial Pacific. Commun Earth Environ 7, 404 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03441-y

キーワード: エルニーニョ, 海洋熱波, 赤道太平洋, 海洋炭素輸送, 植物プランクトン