DATE2025.11.18 #Press Releases
植物プランクトンがエルニーニョ現象を弱める？
発表のポイント
- 海洋生態系の数値シミュレーション結果に新たな解析手法を適用し、これまで定量化が困難であった植物プランクトンによるエルニーニョ現象への影響を、初めて定量化することに成功しました。
- 植物プランクトンには、エルニーニョ現象の振幅を約4割抑える効果があることを明らかにしました。
- 今回の成果により、植物プランクトンを含む海洋生態系を考慮することで、数か月先の異常気象予測の精度向上につながることが期待されます。
植物プランクトンがエルニーニョ現象を弱めるメカニズム
発表概要
東京大学大学院理学系研究科の東塚知己准教授、小池海人（研究当時：修士課程大学院生）、および海洋研究開発機構地球環境部門地球表層システム研究センターの笹井義一主任研究員による研究グループは、これまで定量化が困難であった植物プランクトン（注1） によるエルニーニョ現象（注2） への影響を、初めて定量化することに成功しました。
これまでの研究で、植物プランクトンがエルニーニョ現象を弱める可能性は示唆されてきましたが、その影響を定量化することが難しいとされてきました。本研究では、植物プランクトンが水温に与える影響を定量化する独自の手法を開発し、海洋生態系モデルを用いた解析により、この効果がエルニーニョ現象の振幅を約4割抑えることを明らかにしました。本手法は、複雑な海洋環境を単純化した設定に基づくものであり、より現実的な条件を考慮した検証により、推定精度の向上が期待されます。
エルニーニョ現象は、日本を含む世界各地で異常気象を引き起こす要因となる現象です。今回の成果により、植物プランクトンを含む海洋生態系を考慮することで、数か月先の異常気象予測の精度向上につながることが期待されます。
発表内容
太平洋熱帯域に発生するエルニーニョ現象は、我が国を含む世界各地の気候に大きな影響をもたらすことが知られています。エルニーニョ現象が発生すると、太平洋東部の海面水温が平年より高くなるだけでなく、海洋生態系にも影響を与え、深層からの栄養塩の供給が減少することで、海面付近に生息する植物プランクトンの量も減少します（図1a, b）。一方、ラニーニャ現象（注3） が発生すると海面水温が平年より低くなり、湧昇が強まることで植物プランクトンの量が増加します（図1c, d）。
図1：海洋生態系モデルで再現されたエルニーニョ現象のピーク時における(a)植物プランクトン濃度偏差と(b)窒素濃度（栄養塩）偏差、および、ラニーニャ現象のピーク時における(c)植物プランクトン濃度偏差と(d)窒素濃度（栄養塩）偏差。偏差とは、平年からのずれを指す。
海面に到達した太陽光は、海中を透過しながら吸収され、海を暖めています。植物プランクトンの濃度が高い場合は、より多くの光が海面付近で吸収されますが、エルニーニョ現象が発生して植物プランクトンの濃度が減少すると、光の吸収量も減少し、海面付近の加熱効果が弱まります。海洋生態系の数値シミュレーション結果に新たな解析手法を適用した結果、この効果がエルニーニョ現象の振幅を約4割抑えることが明らかになりました。一方、ラニーニャ現象の際には植物プランクトンの濃度が高く、光の吸収が強まることで海面の加熱が増加し、ラニーニャ現象を弱めます。つまり、植物プランクトンはエルニーニョ現象とラニーニャ現象のいずれの場合も、振幅を弱める方向に作用しています。
エルニーニョ現象に伴い、海面水温が高くなった海域の上空では雲量が増加することが知られています。これにより海面に到達する太陽光が減少し、エルニーニョ現象を弱める効果が生じます。本研究で着目した植物プランクトンの効果は、この雲による放射効果と同程度の大きさであることがわかりました。
近年、地球温暖化に伴ってエルニーニョ現象などに伴う異常気象の発生が顕在化しています。今回の成果は、植物プランクトンを含む海洋生態系の変化を気候モデルに適切に取り込むことで、エルニーニョ現象やラニーニャ現象の予測精度を高め、数か月先の異常気象予測の改善に貢献できる可能性を示すものです。また、予測精度のさらなる向上には、海洋の物理場に加えて、生物地球化学場の観測網の充実が求められます。
発表者・研究者等情報
国立大学法人東京大学
大学院理学系研究科 地球惑星科学専攻
東塚 知己 准教授
小池 海人 研究当時：修士課程大学院生
国立研究開発法人海洋研究開発機構
地球環境部門 地球表層システム研究センター
笹井 義一 主任研究員
論文情報
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雑誌名 Environmental Research Letters 論文タイトル How important is the damping effect of phytoplankton on ENSO?著者 Kaito Koike, Tomoki Tozuka*, Yoshikazu Sasai
（*：責任著者）DOI番号 10.1088/1748-9326/ae16bd
関連リンク
研究助成
本研究は、科研費「基盤研究(B)（課題番号：JP20H01970）」、「基盤研究(B)（課題番号：JP22H01293）」、「基盤研究(B)（課題番号：JP23K22564）」の支援により実施されました。
用語解説
注1 植物プランクトン
海洋表層に生息する光合成生物。二酸化炭素を吸収し酸素を放出するだけでなく、太陽光を吸収して海水の温度や循環に影響を与える。 ↑
注2 エルニーニョ現象
太平洋赤道域の東部から中部の海面水温が平年より高くなる現象。 南米ペルー沖を中心に発生し、数年おきに数か月から1年程度続くことが多い。 この現象が起こると、大気の循環が変化し、日本では冷夏や暖冬、南米では豪雨、東南アジアやオーストラリアでは干ばつなど、世界各地に異常気象を引き起こす要因となる。↑
注3 ラニーニャ現象
太平洋赤道域の東部から中部の海面水温が平年より低くなる現象。 エルニーニョ現象とは反対の状態で、これも世界の気象に大きな影響を及ぼす。 ラニーニャ現象が発生すると、日本では一般的に夏は猛暑、冬は厳冬になる傾向があり、エルニーニョ現象発生時と対照的な異常気象を引き起こす。 ↑