表面海水中の二酸化炭素濃度が大気中よりも低いと二酸化炭素が大気から海洋に吸収され、高いと海洋から大気に二酸化炭素が放出されます。大気中の二酸化炭素濃度は人間活動により排出された二酸化炭素の影響により長期的に増加しています。大気中の二酸化炭素濃度の増加に対し、表面海水中の二酸化炭素濃度がどのように応答して変化しているのか監視することが、将来の大気中の二酸化炭素濃度を予測するために必要です。このため、表面海水中の二酸化炭素観測が、気象庁を含め国内外の機関で実施されています。
下の表は、表面海水中の二酸化炭素濃度の長期変化傾向に関する最近の研究成果をまとめたものです。表面海水中の二酸化炭素濃度は、エルニーニョ・南方振動（El Niño-Southern Oscillation：ENSO）や太平洋十年規模振動（Pacific Decadal Oscillation：PDO）、北大西洋振動（North Atlantic Oscillation：NAO）といった数年から十年の規模の海洋や大気の変動の影響を受けています。そのため、海域や期間によってその変化傾向が異なりますが、1970年から2007年の期間で全海洋を平均すると年当たりおよそ1.7 ppm増加しています（Takahashi et al., 2009）。一方、気象庁が運用する世界気象機関(WMO)温室効果ガス世界資料センター（WDCGG）の解析によると、大気中の二酸化炭素濃度は、1983年から2008年の期間で平均して、全ての緯度帯で年当たり1.6〜1.7 ppmの割合で濃度の増加が続いており、今までのところ、大気とほぼ同様の速度で表面海水中の二酸化炭素濃度は増加していると考えられます。
大気中の二酸化炭素の増加速度が近年速くなっていることが報告されています（Canadell et al., 2007）。WDCGGの解析では、1998年〜2008年の過去10年間でみると世界の平均濃度の増加量は年当たり1.93 ppmでした。その原因の一つとして、人間活動による二酸化炭素の排出量の増加が指摘されています。今後、人間活動による二酸化炭素の排出などの影響を受けて、表面海水中の二酸化炭素濃度の増加速度がどのように変化するのかが、大気中の二酸化炭素濃度の変化を左右します。気象庁は北西太平洋域で表面海水中の二酸化炭素濃度の観測を継続的に実施し、その監視を行っていきます。
表面海水中の二酸化炭素濃度の長期変化傾向
| 海域 | 期間 | 長期変化傾向
（ppm/年） | 出典 |
| 全球（インド洋、南大西洋を除く） |
1970〜2007 |
1.7 |
Takahashi et al., 2009 |
| 北太平洋 |
10〜60°N |
1970〜2004 |
1.2 |
Takahashi et al., 2006 |
| 北太平洋 |
西部亜熱帯域 |
137°E（冬季） |
1983〜2007 |
1.6 |
Midorikawa et al., 2010 |
| 137°E（夏季） |
1990〜2007 |
1.4 |
| 7〜35°N, 138〜147°E |
1969〜1995 |
1.3 |
Inoue et al., 1999 |
| 東部亜熱帯域 |
23°N, 158°W |
1988〜1996 |
1.4 |
Keeling et al., 2004 |
| 1997〜2002 |
3.2 |
| 29〜51°N, 170°W |
1970〜1988 |
1.4 |
Inoue et al., 1999 |
| 23〜30°N, 121〜159°W |
1984〜2008 |
1.0 〜 2.3 |
Midorikawa et al., 2011 |
| 23°N, 158°W |
1988〜2007 |
1.9 |
Dore et al., 2009 |
| 西部亜寒帯域 |
44°N, 155°E
47°N, 160°E |
1992〜2008 |
0.7 |
Wakita et al., 2010 |
| 東部亜寒帯域 |
48〜50°N, 133〜145°W |
1973〜2005 |
1.4 |
Wong et al., 2010 |
| 太平洋赤道域 |
西部暖水域 |
137°E |
1984〜2003 |
2.1 |
Midorikawa et al., 2006 |
| 175°E以西 |
1974〜2004 |
1.9 |
Feely et al., 2006 |
| 144°E〜160°W |
1985〜2004 |
1.5 |
Ishii et al., 2009 |
| 中・東部湧昇域 |
120〜170°W |
1974〜2004 |
1.1 |
Feely et al., 2006 |
| 南太平洋 |
10〜45°S, 148〜166°E |
1969〜1995 |
1.6 |
Inoue et al., 1999 |
| 15〜55°S |
1974〜2006 |
1.5 |
Takahashi et al., 2009 |
| 南大洋 |
50〜60°S（冬季） |
1986〜2007 |
2.1 |
Takahashi et al., 2009 |
| 亜南極圏 |
140〜160°E |
1969〜2002 |
1.0 |
Inoue and Ishii, 2005 |
| 極前線付近 |
1.5 |
| 南極圏 |
1.8 |
| 北大西洋 |
15〜70°N |
1972〜2006 |
1.8 |
Takahashi et al., 2009 |
| 20〜65°N |
1990〜2006 |
1.0 〜 4.9 |
Schuster et al., 2009 |
| 北大西洋 |
亜熱帯域 |
32°N, 64°W |
1983〜2001 |
1.5 |
Gruber et al., 2002 |
| 1983〜2005 |
1.8 |
Bates, 2007 |
| 29°N, 15°W |
1995〜2004 |
1.6 |
Santana-Casiano et al., 2007 |
| 亜寒帯域 |
44〜58°N, 10〜42°W（4〜7月） |
1982〜1998 |
2.3 〜 3.5 |
Lefevre et al., 2004 |
| 53〜62°N, 25〜45°W（冬季） |
1993〜2003 |
3.7 |
Metzl et al., 2010 |
| 2001〜2008 |
5.8 〜 7.2 |
| 南インド洋 |
20°S以南（夏季） |
1990〜2006 |
2.2 〜 2.4 |
Metzl, 2009 |
| 20〜40°S（冬季） |
1.5 〜 1.7 |
| 40°S以南（冬季） |
2.2 |
参考文献
- Bates, N. R., 2007: Interannual variability of the Oceanic CO2 sink in the subtropical gyre of the North Atlantic Ocean over the last 2 decades. J. Geophys. Res., 112, C09013, doi:10.1029/2006JC003759.
- Canadell, J. G., L. C. Quere, M. R. Raupach, C. B. Field, E. T. Buitehuis, P. Ciais, T. J. Conway, N. P. Gillett, R. A. Houghton, and G. Marland, 2007: Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks. Proc. Natl. Acad. Sci., DOI: 10.1073/pnas.0702737104.
- Dore, J. E., R. Lukas, D. W. Sadler, M. J. Church, and D. M. Karl, 2009: Physical and biogeochemical modulation of ocean acidification in the central North Pacific. Proc. Natl. Acad. Sci., 106, 12235-12240.
- Feely, R. A., T. Takahashi, R. Wanninkhof, M. J. McPhaden, C. E. Cosca, S. C. Sutherland, and M-E. Carr, 2006: Decadal variability of the air-sea CO2 fluxes in the equatorial Pacific Ocean. J. Geophys. Res., 111, C08S90, doi:10.1029/2005JC003129.
- Gruber, N., C. D. Keeling, and N. R. Bates, 2002: Interannual variability in the North Atlantic Ocean carbon sink. Science, 298, 2374-2378.
- Inoue, H. Y., M. Ishii, H. Matsueda, S. Saito, T. Midorikawa, and K. Nemoto, 1999: MRI measurements of partial pressure of CO2 in surface waters of the Pacific during 1968 to 1970: re-evaluation and comparison of data with those of the 1980s and 1990s. Tellus 51B, 830-848.
- Inoue H. Y. and M. Ishii, 2005: Variations and trends of CO2 in the surface seawater in the Southern Ocean south of Australia between 1969 and 2002. Tellus, 57B, 58-69.
- Ishii, M., S. Saito, T. Tokieda, T. Kawano, K. Matsumoto and H. Y. Inoue, 2004: Variability of surface layer CO2 parameters in the western and central equatorial Pacific. In: Global Environmental Change in the Ocean and on Land. ed. Shiyomi et al., TERRAPUB, Tokyo, pp. 59-94.
- Ishii, M., H. Y. Inoue, T. Midorikawa, S. Saito, T. Tokieda, D. Sasano, A. Nakadate, K. Nemoto, N. Metzl, C. S. Wong, and R. A. Feely, 2009: Spatial variability and decadal trend of the oceanic CO2 in the western equatorial Pacific warm/fresh water. Deep-Sea Res. II, 56, 591-606.
- Keeling, C. D., H. Brix, and N. Gruber, 2004: Seasonal and long-term dynamics of the upper ocean carbon cycle at Station ALOHA near Hawaii. Global Biogeochem. Cycles, 18, GB4006, doi:10.1029/2004GB002227.
- Lefevre, N., A. J. Watson, A. Olsen, A. F. Ríos, F. F. Pérez, and T. Johannessen, 2004: A decrease in the sink for atmospheric CO2 in the North Atlantic. Geophys. Res. Lett., 31, L07306, doi: 10.1029/2003GL018957.
- Metzl, N., 2009: Decadal increase of oceanic carbon dioxide in Southern Indian Ocean surface water (1991 - 2007). Deep-Sea Res. II, 56, 607-619.
- Metzl, N., A. Corbiére, G. Reverdin, A. Lenton, T. Takahashi, A. Olsen, T. Johannessen, D. Pierrot, R. Wanninkhof, S. R. Olafsdottir, J. Olafsson, and M. Ramonet, 2010: Recent acceleration of the sea surface fCO2 growth rate in the North Atlantic subpolar gyre (1993-2008) revealed by winter observations. Global Biogeochem. Cycles, 24, GB4004, doi:10.1029/2009GB003658.
- Midorikawa, T., M. Ishii, K. Nemoto, H. Kamiya, A. Nakadate, S. Masuda, H. Matsueda, T. Nakano, and H. Y. Inoue, 2006: Interannual variability of winter oceanic CO2 and air-sea CO2 flux in the western North Pacific for 2 decades. J. Geophys. Res., 111, C07S02, doi:10.1029/2005JC003095.
- Midorikawa, T., M. Ishii, S. Saito, D. Sasano, N. Kosugi, T. Motoi, H. Kamiya, A. Nakadate, K. Nemoto, and H. Y. Inoue, 2010: Decreasing pH trend estimated from 25-yr time series of carbonate parameters in the western North Pacific. Tellus, 62B, 649-659.
- Midorikawa, T., M. Ishii, D. Sasano, N. Kosugi, H. Sugimoto, N. Hiraishi, S. Masuda, T. Suzuki, T. R. Takamura and H. Y. Inoue, 2011: Ocean acidification in the subtropical North Pacific estimated from accumulated carbonate data. Pap. Meteorol. Geophys., 62, 47-56, doi:10.2467/mripapers.62.47.
- Santana-Casiano, J. M., M. González-Dávila, M. -J. Rueda, O. Llinás, and E. -F. González-Dávila, 2007: The interannual variability of oceanic CO2 parameters in the northeast Atlantic subtropical gyre at the ESTOC site. Global Biogeochem. Cycles, 21, GB1015, doi:10.1029/2006GB002788.
- Schuster, U., A. J. Watson, N. R. Bates, A. Corbiére, M. González-Dávila, N. Metzl, D. Pierrot, and M. Santana-Casiano, 2009: Trends in North Atlantic sea-surface fCO2 from 1990 to 2006. Deep-Sea Res. II, 56, 620-629.
- Takahashi, T., S. C. Sutherland, R. A. Feely, and R. Wanninkhof, 2006: Decadal change of the surface water pCO2 in the North Pacific: A synthesis of 35 years of observations, Journal of Geophysical Research, 111, C07S05, doi:10.1029/2005JC003074.
- Takahashi, T., S. C. Sutherland, R. Wanninkhof, C. Sweeney, R. A. Feely, D. W. Chipman, B. Hales, G. Friederich, C. Chavez, C. Sabine, A. Watson, D. C. E. Bakker, U. Schuster, N. Metzl, H. Y. Inoue, M. Ishii, T. Midorikawa, Y. Nojiri, A. Körtzinger, T. Steinhoff, M. Hoppema, J. Olafsson, T. S. Arnarson, B. Tilbrook, T. Johannessen, A. Olsen, R. Bellerby, C. S. Wong, B. Delille, N. R. Bates, and H. J. W. de Baar, 2009: Climatological mean and decadal change in surface ocean pCO2, and net Sea-air CO2 flux over the global oceans. Deep-Sea Res. II, 56, 554-577.
- Wakita, M., S. Watanabe, A. Murata, N. Tsurushima, and M. Honda, 2010: Decadal change of dissolved inorganic carbon in the subarctic North Pacific Ocean. Tellus, 62B, 608-620.
- Wong, C. S., J. R. Christian, S. -K. E. Wong, J. Page, L. Xie, S. Johannessen, 2010: Carbon dioxide in surface seawater of the eastern North Pacific Ocean (Line P), 1973-2005. Deep-Sea Res. I, 57, 687-695.
