保護層であるオゾン層が薄くなるなか、異常気象が記録されていると気候研究者は観測しています。
オゾンの破壊は、地上約30～50キロメートル上空の成層圏で、十分に気温が低く、極渦が強い場合にのみ起こります。
北欧や中央ヨーロッパ、ロシアなどでは、春に異常気象の影響が見られます。
大半の気候モデルは、成層圏のオゾン濃度の変動ではなく、物理的要因のみを考慮しています。
北極上空のオゾン減少が異常気象をもたらすことが、研究で示されています。
南極上空のオゾンホールはよく知られていますが、北極上空の成層圏でも保護作用を持つオゾンが時折破壊され、オゾン層が薄くなることは、あまり知られていません。直近では2020年の春に起き、その前は2011年の春でした。
オゾン層が薄くなるたびに、気候研究者はその後、異常気象が北半球全域で起きるのを観測してきました。
中央ヨーロッパと北欧、ロシア、特にシベリアでは、そうした春は例外的に高温で乾燥していました。一方、極域など他の地域では湿潤な状態が続きました。こうした異常気象は、2020年に特に顕著でした。
成層圏のオゾン破壊と、観測された異常気象との間に因果関係があるかどうかは、気候研究で議論が続いています。冬に形成され春に弱まる成層圏の極渦も関係しています。この現象をこれまで研究してきた科学者たちは、相反する結果や異なる結論に至っています。
新たな研究成果がNature Geoscienceに発表され、状況が明らかになる可能性があります。
因果関係の可能性を解明するため、研究者たちはオゾン減少を組み込んだ2種類の気候モデルでシミュレーションを行いました。大半の気候モデルは、成層圏のオゾン濃度の変動ではなく、物理的要因のみを考慮しています。これは一因として、オゾン濃度の変動を含めるには、はるかに多くの計算能力が必要になるためです。
しかし、新たな計算結果は明確です。2011年と2020年に北半球で観測された異常気象の主な原因は、北極上空のオゾン減少です。研究者たちが2種類のモデルで行ったシミュレーションは、この2年間の観測データに加え、比較対象として用いた同様の事例8件のデータともおおむね一致しました。一方、科学者たちがモデル上でオゾン破壊を「オフ」にすると、そうした結果を再現できませんでした。
「科学的な観点から最も驚いたのは、シミュレーションに使ったモデルがまったく異なるにもかかわらず、似た結果が得られたことです」と、共著者でETHチューリッヒ大気・気候科学研究所の研究員、ガブリエル・キオドは述べています。
研究者たちが今回調べた現象は、成層圏でのオゾン減少から始まります。成層圏でオゾンが分解されるには、北極の気温が非常に低くなければなりません。「オゾンの破壊は、地上約30～50キロメートル上空の成層圏で、十分に気温が低く、極渦が強い場合にのみ起こります」と、博士課程の学生マリーナ・フリーデルは指摘します。
通常、オゾンは太陽から放射される紫外線を吸収して成層圏を暖め、春に極渦が弱まるのを助けます。しかし、オゾンが減ると成層圏は冷え、極渦は強まります。「強い極渦が、地表で観測される影響をもたらします」とキオドは述べます。このように、オゾンは北極周辺の気温や大気循環の変化に大きな役割を果たしています。
新たな研究成果は、気候研究者が将来、より正確な季節ごとの天候や気候の予測を行う助けになる可能性があります。これにより、熱や気温の変化をより的確に予測できるようになります。「農業にとって重要です」とキオドは述べています。
フリーデルは、「オゾン層が今後どのように変化するかを観測し、モデル化するのは興味深いでしょう」と付け加えます。1989年以降、クロロフルオロカーボン（CFC）などのオゾン層破壊物質が禁止されているにもかかわらず、オゾンの減少は続いているためです。CFCは大気中に50～100年残る非常に寿命の長い物質で、排出が停止された後も、オゾンを破壊する潜在的な影響は数十年続きます。「それでもCFC濃度は着実に低下しています。オゾン層がどれほどの速さで回復し、それが気候システムにどう影響するのかが問われています」と彼女は述べています。
