北大西洋の海洋循環の弱化が遠く離れた南半球の氷床変動を促進

• 地球の気候に深く関わる重要な海洋循環「大西洋子午面循環（※1；以下、AMOC）」の将来的な弱化が懸念され、その影響が地球規模でどのように波及するのかが注目される中、本研究では、過去に生じた大規模な弱化に着目し、遠く離れた南半球の気候や南米パタゴニア氷床に及ぼした影響を地質記録と数値シミュレーションを用いて調査しました。
• 南東太平洋チリ沖深海底の最終氷期（※2）の地層を分析した結果、AMOCの弱化に対応して陸からの粒子供給が繰り返し増加していたことを発見し、その背景には、パタゴニア氷床の内陸部で降雪が増える一方、縁辺域では融け水の流出が活発になるような気候・氷床変動が起きていた可能性を示しました。
• これらの結果は、AMOCの弱化が、パタゴニアを含む南半球中・高緯度域で海水温の上昇と偏西風の強化、それらに伴う降水量の増加を引き起こした可能性を示すものであり、AMOCの変化をきっかけとして地球規模で生じ得る「気候変動の連鎖」を理解し、より正確な将来予測を行うための科学的基盤となる成果です。

　国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長　河村知彦、以下「JAMSTEC」という。）地球環境研究部門　地球表層システム研究センターの粕谷拓人研究員（研究開始時：同機構 研究生／九州大学大学院 理学府地球惑星科学専攻 博士後期課程）、東京大学大気海洋研究所 國吉優太大学院生（博士課程）（研究当時／現：国立環境研究所特別研究員）らの国際共同研究チームは、地質記録と数値モデルを組み合わせた古気候学（※3）研究を実施し、AMOCの弱化が遠く離れた南半球中・高緯度域の気候にも大きな影響を及ぼし得ることを明らかにしました。
　地球全体の気候を調節する重要な役割を担うAMOCは、近年、その弱化が指摘されており、将来的に弱化が進行する可能性が懸念されています。AMOCが弱化すると、大気循環や降水分布にも連鎖的に変化が生じると予測されており、その将来動向に大きな関心が寄せられています。しかし、AMOCの直接観測が始まってからの期間はまだ短く、将来予測されるような大規模な弱化もこれまでに観測されていないため、その影響を観測データだけから評価するには限界があります。そこで共同研究チームは、過去にAMOCが大きく弱化した時代の情報を記録する地質試料と数値モデルを用いて、AMOCの弱化が遠く離れた南半球の気候やパタゴニア氷床に及ぼす影響を調べました。
　本研究では、JAMSTECの海洋地球研究船「みらい」が2016年度の航海で南東太平洋チリ沖から採取した深海底堆積物に含まれる陸起源の鉱物粒子を対象に、その供給量や供給源の変動を調査しました。その結果、最終氷期に発生した千年規模のAMOC弱化に関連して、南米パタゴニア氷床縁辺部から流出し、太平洋に供給される粒子が繰り返し増加していたことが明らかになりました。さらに、この現象が生じるメカニズムを解明するため、AMOCの弱化を再現する数値シミュレーションを行い、パタゴニア地域の気候と氷床の応答を解析しました。その結果、AMOCの弱化に伴って南半球中・高緯度域の海水温が上昇するとともに、降水量が増加し、パタゴニア氷床から流出する融け水が増加した可能性が示されました。また、降水量の増加には南半球偏西風帯が南側で強まったことが関与していた可能性も示されました。これらの結果は、AMOCの弱化が南極を取り囲む南大洋の風成湧昇（※4）を強め、海洋内部から大気への二酸化炭素（CO₂）放出を促進するなど、全球の炭素循環（※5）にも影響を及ぼしたとする従来の仮説を支持するものです。したがって、本研究は、北大西洋で生じた海洋循環の弱化が、海洋と大気の双方を介して遠く離れた南半球へ伝わる地球規模の気候システムのつながりの一端を明らかにしました。
　本成果は、米国科学アカデミー発行の総合学術誌「Proceedings of the National Academy of Sciences」に2026年9月14日の週に掲載される予定です。なお、本研究の一部は、JSPS科研費[JP24KJ1771・JP23KJ0495・JP18H03370・JP23K28226・JP17H06104・JP17H06323・JP24H02346・JP25K03253]および笹川科学研究助成[2023-6021]の助成を受けて実施されました。本研究の数値シミュレーションは、海洋研究開発機構のスーパーコンピューター地球シミュレータ(ES4)を用いて行なわれました。

※1　大西洋子午面循環（AMOC：Atlantic Meridional Overturning Circulation）：大西洋表層を北上する暖かい海流（図1の赤い矢印）と、北大西洋で折り返し深層を南下する冷たい海流（図1の青い矢印）から成る大規模な海流系。低緯度–高緯度間の熱分配に寄与し、地球の気候を調節する役割を担う。

※2　最終氷期：過去80万年間、地球の気候は10万年周期で寒冷な氷期と温暖な間氷期を繰り返してきた。最終氷期は約11万5千年前から1万2千年前まで続いた最後の氷期。

※3　古気候学：過去の気候環境を復元し、その変動メカニズムの解明を目指す学問分野。主に、気候や環境の代替指標を用いて地質試料を解析するプロキシ研究と、大気・海洋・陸域などを再現した数値モデルを用いてシミュレーションを行うモデル研究に手法が分かれる。

※4　風成湧昇：海面を吹く風の力で、海洋内部の海水が表層近くへ引き上げられる自然現象。海水中に含まれるCO2や栄養塩もともに海洋表層へもたらされる。

※5　炭素循環：地球表層において、炭素は大気、海洋表層・深層、陸上生態系などの炭素貯蔵庫の間を、季節単位の短い時間から千年以上の長い時間をかけて循環している。

タイトル：Patagonian Ice Sheet discharge enhanced by AMOC slowdown through thermal bipolar seesaw

著者：粕谷拓人^1,2、國吉優太³、長島佳菜¹、長谷川精⁴、阿部彩子³、Julia R. Hagemann^5,6, Helge W. Arz⁷, Carina B. Lange^8,9,10, Frank Lamy⁶, 岩崎晋弥¹¹, Wing-Le Chan³, 原田尚美^1,3、村山雅史⁴、齋藤冬樹¹、岡崎裕典²
1. 海洋研究開発機構、2. 九州大学、3. 東京大学大気海洋研究所、4. 高知大学、5. ラトガース大学、6．アルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所、7．ライプニッツ・バルト海研究所、8．コンセプシオン大学、9．アウストラル大学、10．スクリップス海洋研究所、11．北海道大学

DOI:10.1073/pnas.2532733123

• 本件の詳細はこちら

理学研究院　岡崎裕典　教授