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二酸化炭素は地球温暖化に及ぼす影響がもっとも大きな温室効果ガスです。人間活動に伴う 化石燃料の消費、セメント生産、森林破壊などの土地利用の変化などにより、大気中の二酸化炭素濃度は 増加しています。温室効果ガス世界資料センター（WDCGG）の解析による2006年の世界の平均濃度は 前年と比べて2.0ppm増えて381.2ppmとなっています。 現在の濃度は産業革命以前の平均的な値とされる280ppmに比べて36％増加しています。 （ppmは体積比で100万分の一をあらわします）
気象庁の観測点での大気中の二酸化炭素濃度と濃度年増加量の経年変化
気象庁の観測地点である綾里、南鳥島、および与那国島における大気中の二酸化炭素濃度と、
季節変化より短い周期成分を取り除いた濃度、および濃度年増加量の経年変化を示します。
植物活動の影響による季節変化を繰り返しながら、二酸化炭素濃度は増加し続けています。
綾里は与那国島や南鳥島に比べて高緯度に位置するため、陸上の植物活動の影響を受けやすく、季節変動が大きく
なっています。また、与那国島と南鳥島はほぼ同じ緯度帯にありながら与那国島の濃度のほうが高くなっています。
これは、与那国島が大陸に近く、人為起源の二酸化炭素排出の影響を受けやすいのに加え、秋から春にかけて
植物の呼吸や分解によって濃度が高くなった大陸の空気が、季節風により運ばれることが多いためと推定されます。
綾里、南鳥島及び与那国島における大気中の二酸化炭素濃度の増加量は、3観測所の間で多少の違いはあるものの、
ほぼ同期した増加量の年々変動が見られます。これまでで顕著であったのは、1997年から1998年にかけてと
2002年から2003年にかけての濃度年増加量の急激な上昇で、これらは1997/1998年、2002/2003年のエルニ−ニョ現象の
発生に対応しています。また、2005年から2006年にかけては、エルニーニョ現象ではなくラニーニャ現象が起こった
にもかかわらず、高い濃度年増加量が見られました。これは、化石燃料の消費による排出の増加に加えて、世界の
平均気温が記録的に高かった（北半球で2005年は過去最高、2006年は第3位）ことも関係していると考えられます。
これら変動は、世界の濃度変動にも見られる特徴です。
緯度帯ごとに平均した大気中の二酸化炭素濃度の変動
温室効果ガス世界資料センター（WDCGG）が収集したデータをもとに
緯度帯別に平均した大気中の二酸化炭素月平均濃度の経年変化を示します。
緯度帯別に見ると、相対的に北半球の中・高緯度帯の濃度が高く、南半球では濃度が低くなっています。
これは、二酸化炭素の放出源が北半球に多く存在するためです。
また、春から夏に減少し、夏から翌春にかけて増加する季節変化は、主に陸域の植物活動によるものです。
このため、陸域の面積の少ない南半球では季節変化の振幅が小さくなっています。