人為的な気候変動によってエルニーニョの勢力が強まっていたことを、科学者が史上初めて示すことができた。
研究チームは、産業化時代のエルニーニョ・南方振動(ENSO)の振れ幅が、産業革命以前の記録と比べて25%大きいことを確認した。
これまで科学に知られていなかったが、本研究により、3,000年から5,000年前の期間にはエルニーニョ・ラニーニャの振動が極めて穏やかであったことが明らかになった。
現代のエルニーニョは非常に強烈であり、エルニーニョの年には暴風雨、干ばつ、サンゴの白化が悪化するおそれがある。新たな研究で、次のことが判明した。太平洋において、より強いエルニーニョは、産業化時代に特有で、新しく、異様で、前例のない気候パターンの一部であることを示す有力な証拠が得られた。
数千年にわたる物理的証拠がそろい、研究者がこれを確定的に述べられるようになったのは、これが初めてである。データは、人為的な気候変動の時代において、エルニーニョ、ラニーニャ、そしてそれらを引き起こす気候現象の振れ幅が大きくなっていることを明確に示している。
「過去50年間に私たちが目にしていることは、自然の変動の範囲をはるかに超えています。基準線から大きく外れています。実のところ、産業化時代全体を通じてこの傾向が見られます」と、本研究の主任研究者であり、ジョージア工科大学の地球・大気科学学部にあるジョージア・パワー寄付講座教授兼ADVANCE教授のキム・コッブ氏は述べた。「この50年間には、極めて強いエルニーニョ・ラニーニャ現象が3回ありましたが、問題はそれらの現象だけではありません。パターン全体が際立っているのです」。
本研究の筆頭著者であるパム・グローテ氏は、現在のサンゴに含まれる温度依存性の化学堆積物を、過去7,000年間の関連する海面水温を示す古いサンゴ記録と比較した。ジョージア工科大学と提携研究機関の共同研究者の協力を得て、グローテ氏は次のようなエルニーニョ・南方振動（ENSO）のパターンを特定した。ENSOは、赤道太平洋の海水の加熱と冷却の振れ幅であり、数年ごとにそれぞれエルニーニョとラニーニャを引き起こす。
研究チームは、産業化時代のENSOの振れ幅が、産業革命以前の記録と比べて25%大きいことを確認した。研究者らは、結果を学術誌Geophysical Review Lettersに2019年10月に発表した。本研究は全米科学財団の助成を受けた。
数百の試料
この証拠は、ENSOおよびエルニーニョが発生する浅い太平洋の海域およびその周辺に長く眠っていた。コッブ氏と学生たちが、生きているサンゴの群体と化石化したサンゴの堆積物に中空のドリルビットを打ち込み、試料を採取するまでは。20年以上にわたる現地調査で、数百の記録を含むコアを採取した。
サンゴが記録した海面水温は、ベンチマークと比較したところ、驚くほど正確であることが証明された。1981年から2015年までのサンゴ記録は、同期間に衛星で測定された海面水温と非常によく一致しており、グラフ上ではサンゴ記録のぎざぎざした線が衛星測定の線を覆い隠すほどだった。
「この研究を人々に発表すると、必ず『温度の測定値はどこにあるのか』と質問されます。そこにはあるのですが、サンゴが記録した海面水温があまりにも正確なため、見えないのだと説明しています」と、コッブ氏の研究室で元大学院研究助手を務め、現在はメアリー・ワシントン大学の准教授であるグローテ氏は述べた。。
最初の危険信号？
2018年までに、ENSOの近年の活動を産業革命以前の自然なパターンと区別するのに十分なサンゴのデータが蓄積された。
データを検証するため、グローテ氏はデータの一部を除外し、産業化時代のENSOの信号が依然として際立つかどうかを確認した。彼女は、記録的な1997/1998年のエルニーニョ・ラニーニャを除外し、30年から100年の長さの産業化時代の期間を検討した。
信号はすべての期間で確認されたが、統計的に有意であるためには97/98年の現象データが必要だった。これは、ENSOの活動の変化が、現在ようやく検出可能となる水準に達したことを意味している可能性がある。
エルニーニョとは何か？
2年から7年ごとに春になると、ENSOの温暖な位相が熱帯太平洋の広範な高温域へと膨らむことでエルニーニョが発生する。通常は初冬にピークを迎える。世界中の海洋や大気に影響を及ぼし、異常な場所で豪雨、強風、猛暑、または寒波を引き起こす。
エルニーニョが過ぎると、その周期は翌年の秋までにラニーニャへと反転する。このとき、貿易風が温かい海水を西へ押しやり、赤道太平洋で極寒の海水を湧き上がらせる。これにより、世界の異なる一連の極端な気象現象が引き起こされる。
熱帯太平洋のサンゴは、ENSOの高温期には酸素同位体（O18）の取り込みを減らし、ENSOの低温期には次第に多く取り込むことで、高温と低温の振動を記録する。サンゴは成長するにつれて酸素同位体の記録の層を形成し、温度の歴史を刻んでいる。
波、補修、そして格闘
試料の採取は冒険的である。研究ダイバーが、胸の高さほどの空気圧式ドリルを海中で操作する。ドリルの圧力ホースは船上のモーターに接続されており、ダイバーがフィンを外し、リーフ上で自分の体に重りを付けた後、そのモーターがドリルを動かす。
彼女は、時間を遡って正確に数えられる層を持つコアを得るため、ドリルの刃をサンゴの成長軸に沿って慎重に傾ける。時には波に襲われ、彼女と安全管理のダイバーは洗濯機のように揉まれることもある。
「水中でこれをすべて行うのは、レンチを扱うような単純な作業でも、さらに困難さが増します」とグローテ氏は述べた。「しかし、ドリルは水中のサンゴをバターのように切り裂きます。化石サンゴは陸上で掘削されますが、ドリルは絶えず固着し、過熱します」。
モデルを覆す
ENSOの中心地域に点在する3つの島々から得られた物理的な証拠は、ENSOのパターンと原因に関するコンピュータモデルに対して、科学界に厳しい挑戦を突きつけるものでもある。その顕著な例として、これまで科学に知られていなかったが、本研究により、3,000年から5,000年前の期間にはエルニーニョ・ラニーニャの振動が極めて穏やかであったことが明らかになった。
「原因について明確な説明はないかもしれません。ただ起こったのかもしれません」とコッブ氏は述べた。「エルニーニョが一つのモードに入り、千年もそこから抜け出せないのかもしれません。」
