空間軸、時間軸、興味軸を延ばして、ダイナミックに研究

――CO2 にとどまらず温暖化ガス全体に目を向け、さまざまな研究をされていますが、具体的にご説明ください。

　地球温暖化は、CO2 だけでなくCH4やN2Oなどによっても引き起こされるので、これらの気体にも研究を拡大しています。また、温暖化ガスが発生したり吸収されたりするプロセスを量的に評価するには、濃度だけの情報では不十分です。そこで、CO2　やCH4などの同位体を測ることを世界的にも早い段階で始め、循環を理解するために広く利用しております。また、最近では、大気中の酸素濃度を極めて高い精度で測定し、その変化から人間活動によって放出されたCO2の行き先を推定することも行っています。
　さきほど、日本上空での飛行機観測のことを話しましたが、私たちはさらに日本-アラスカ間や日本-オーストラリア間、シベリア上空、昭和基地上空などでも行って来ました。しかし、飛行機はせいぜい12km程度までしか上がりませんので、その上の状況を理解するために、直径80m以上にもなる大気球を使って、高度35kmまでの観測を行いました。大気球による観測は、日本のみならず、昭和基地や、フランスのグループと協力してスカンジナビア半島でも行いました。
　大気に加え、海についても研究を行ってきました。海はCO2 の巨大な貯蔵庫であり、大気と絶えずCO2を交換し、人間活動によって大気に放出されたCO2を吸収していますので、CO2にとって海は大変重要な役割を果たしています。そこで、太平洋、インド洋、北極海、南極海を対象として、表層海洋のCO2分圧や、それを支配している多くの要素を深海まで観測し、何時どこでCO2が放出、吸収されているかを調べました。従って、私たちの研究は、緯度方向で言えば、北極から南極まで、高さ方向で言うと、35kmからマイナス4kmをカバーしていることになります。

――氷床コアにも注目されましたが、それはなぜでしょうか。

　直接観測による温暖化ガスの濃度の記録はCO2が最も長く、キーリング先生のおかげで58年からデータがあります。しかし、それ以前はどのようになっていたか知りたかったことと、またモデルで解析してみますと、短いスパンのデータではわからないことが多いということもありました。もっと前のデータが欲しいと、グリーンランドや南極の氷床から氷を採取してきて分析したわけです。これらの氷床には昔の空気が保存されており、深度を下げていけば行く程、空気が古くなります。
分析を開始した当初は、CO2やCH4、N2Oの変化を過去300年間位にわたって非常に詳しく解析しました。そのデータはＮＨＫの番組や入学試験の問題などでよく使われていますね（笑）。と同時に、過去数100年にわたって北極と南極にどのような変化の違いがあったか調べて論文にまとめました。この論文を投稿した際、レフリーがものすごく文句を言ってきて、「あなた方は極めてチャレンジングなことをやっている。北極と南極とに差があるという証拠はどこにあるのか」と。私たちの回答は「この研究の結果が証拠である」でした。その後、フランスのグループが追っかけて研究しましたが、結果はほぼ同じであり、私たちが主張したことは現在では間違いないことと認められています。

――さらに過去に遡る研究も手がけていますね。

　そうです。国立極地研究所が中心となって南極の「ドームふじ」という地点で深層までの氷床コア掘削を行いました。私たちは、過去の実績を基にコアに含まれる気体成分の分析を担当し、過去32万年間（三つの氷河期-間氷期が含まれる）にわたるCO2、CH4、N2Oなどの変動を再現することに成功しました。この掘削ではドリルが2504mで引っかかってしまい、そこまでの解析となりましたが、現在、3060mの岩盤まで到達しようとさらに掘削が続けられており、今年の冬には100万年位まで遡ることができる世界最古の氷が得られると期待されています。時間スケールを大幅に延ばすことができますので、分析することを楽しみにしています。

――これまでの氷床コア分析の結果を時間軸で捉えると、どうなるのですか。

　氷河期、間氷期はおよそ10万年単位で繰り返されていますが、それに伴って、気温やCO2 、CH4なども下がったり上がったりする変化を示します。このような変化は、自然のメカニズムによるものです。ところが、ここ200年間を見てみますと、CO2やCH4の変化が急激な右肩上がりになっています。この原因は、産業革命以降、人間の活動が盛んになったためであり、それまでに生じた変化とは度合いが全く違っています。
　私たちが温暖化ガスの研究を始めた頃は、人間活動が地球全体に与える影響は大したことはないだろうと思われていましたが、実際には大変大きな影響を与えています。すなわち、人間の活動は、この広い地球の環境ですら簡単に変えてしまうほど大きなものとなっており、また、その拡大する速度も時間とともに急になっています。

――先生の研究の中での難しさ、今後の課題などについてお聞かせください。

　例えば、CO2の増加について考えて見ます。現在のCO2増加の主な原因は、石油や石炭などの化石燃料を消費することにあります。今から10年ほど前までは、主に熱帯で大規模の森林破壊が行われており、それによってもCO2が大量に大気に放出されていると強く主張されていました。ところが、それでは地球上の人間活動によるCO2の収支が合わないことになり、大きな問題となっていました。この矛盾について世界の多くの研究者がチャレンジし、私もアメリカの研究者と一緒にモデル解析の結果を基に論文を書き、熱帯から出たCO2は、北半球の中高緯度の森林が吸収しているようであると主張しました。その後の多くの研究から、私たちが主張したことは間違っていないことが分かってきました。しかし、現在、私たちも含めて世界の研究者が、いろいろな方法を用いて森林や海によるCO2の吸収量を評価する研究を行っていますが、未だ量的に確かな結論が得られていません。
　数値が一致しない理由は、研究対象とする地球が広大かつ不均質である上に、CO2を変化させる過程が複雑に絡み合っているために、データの取り方や、開発した数値解析モデルの有効性に未だ問題があるためです。地球はとにかく広く、想像以上に複雑なシステムです。
　またCH4ですが、その大気中の濃度は、産業革命以降、急激に増え続けてきましたが、ここ15年位の間にその傾向は急速に鈍化し、この5年間は増加が止まってしまっています。このような傾向をいち早く見つけ、論文として公表したのは私たちで、私の同僚である青木周司教授が、国立極地研究所に勤務していた頃に、共同研究として行っていた南極昭和基地での精密観測から発見したものです。CH4濃度増加の鈍化の原因として、人間活動によるCH4放出が特に北半球の中高緯度で減っていることが考えられます。また、CH4は水酸基との反応よって主に消滅しますが、オゾン層の破壊や、途上国でのオゾンや一酸化炭素の放出、地球温暖化による大気中の水蒸気の増加などによって、水酸基そのものが増えているという可能性もあります。このように幾つかの可能性が考えられますが、数値的に裏付けていくことがなかなか難しい状況です。これらの不確定さを狭めていこうというのが、CH4に関する私たちの今の研究目標です。