EVF第10回通常総会記念講演（201７.２.１６）

日本海の謎
その深層で起こっていることがもうとしたか

蒲生 俊敬
東京大学 大気海洋研究所
海洋化学部門 海洋無機化学分野

講演の内容1．日本海に関する基礎的事項（日本海の形成・地理的特徴・歴史的役割）
2．日本海の海洋観測研究から明らかになった，そのユニークな化学的特徴
3．急激に変わりつつある地球環境の中で，日本海が今後果たすべき役割について

講演の内容1．日本海に関する基礎的事項（日本海の形成・地理的特徴・歴史的役割）
2．日本海の海洋観測研究から明らかになった，そのユニークな化学的特徴
3．急激に変わりつつある地球環境の中で，日本海が今後果たすべき役割について

日本海はいつ形成されたか
約2000万年前

約1500万年前

約500万年前

アジア大陸の東端 日本海が拡大し，日本列島の形成（まだ日本列島は 日本列島となる部分存在しない）
が， 大陸から離れる（https://www.gsj.jp/event/2008fy-event/pos-index.html#b001より）

地球と生命の歴史（http://lifeplan-japan.net/index.php?地球と生命）もしも・・・

１）日本海の拡大時期が少し遅れて、日本列島がまだ大陸から分離しないままであったならば（日本海は存在しない）、日本はどうなっていただろうか？
２）日本海が拡大しすぎて、日本列島が大陸から遙か東方へと離れていたら、どうだったろうか？

日本の気候や風土はどうなっていたか？ 日本という国家やその独自の文明は、現在のようには成立しなかった？

もしも・・・

１）日本海の拡大時期が少し遅れて、日本列島がまだ大陸から分離しないままであったならば（日本海は存在しない）、日本はどうなっていただろうか？
２）日本海が拡大しすぎて、日本列島が大陸から遙か東方へと離れていたら、どうだったろうか？

日本の気候や風土はどうなっていたか？ 日本という国家やその独自の文明は、現在のようには成立しなかった？

新人（ホモサピエンス）の拡散ルート（国立科学博物館による）

日本列島へは、〜30，000年前に新人が入植
ニュージーランドへは、 〜1,000年前にやっと入植現在の日本海の地理・気候の主な特徴
冬季
季節風

日本海盆
Japan Basin

20 m
50 m

大和堆
Yamato Rise

(Max: ~3,800 m)

130 m(>236 m)対馬海盆
TsushimaBasin(Max: ~2,500 m)

130 m

大和海盆
Yamato Basin(Max: ~3,000 m)
9日本海の海流（暖流：対馬海流の恵み）

110日本海の自然環境で，特に注目すべきこと３つ
地形： 閉鎖性が強い
大気： 冬季の季節風の存在
海洋： 対馬暖流の流入

日本海の強い閉鎖性のため，海水の循環は日本海の中だけで完結している

日本海は全海洋のミニチュア版と見なすことができる世界の海をつなぐ海水の動き（Broeckerのコンベアーベルト）（一廻りするのに1000〜2000年かかる）

日本海気候は，日本にとって天然の「造水装置」である。
日本の湿潤で緑豊かな風土は，日本海によって維持されている。

雪（あるいは地下水）として，陸上に保持されることが重要冬の季節風と降雪

豊かな水資源：日本の年降水量は世界平均の2倍に達し，国土の68％を森が覆っている（先進国での森林率はフィンランド，スウェーデンに次いで世界3位）。

国有林・民有林の分布

年間降水量の分布（草思社「東アジア地図帳」より）

白神山地のブナ林

氷期の日本海閉鎖性が，今より強かった。
氷期には，海水の一部が氷河として陸上に移ったため，全世界で海水の水位が約100メートル低下した。

今から２万年前の日本海入れない対馬海峡はほとんど閉鎖され，日本海に熱を供給する対馬暖流の流入がほぼ停止した。
気候が寒冷化するとともに，日本列島の日本海側の積雪は今より少なかったと想像される。

現在（間氷期）の日本海は、日本列島に温暖で湿潤、かつ四季の変化に富む気候をもたらしている。
そのことが、縄文時代以来、日本が独自の文化を発展させる上で大きく作用してきた。
もし日本海がなければ、日本列島は大陸性の気候区に属することになり、現在とは全く異なった気候条件下におかれるであろう。
さらに日本海は、海上交通路として、我が国をはじめ「環日本海域」の文明を発展させ成熟させる上で、きわめて大きな役割を果たしてきた。

講演の内容1．日本海に関する基礎的事項（日本海の形成・地理的特徴・歴史的役割）
2．日本海の海洋観測研究から明らかになった，そのユニークな化学的特徴
3．急激に変わりつつある地球環境の中で，日本海が今後果たすべき役割について

1977年から、数年ごとに日本海の調査航海を行い、海水の化学組成を調べてきた。

白鳳丸

淡青丸（2013年退役）
CTD-ニスキン採水装置

大量採水器

日本海の特異性：豊富な酸素を含むこと
海水中（D=1,000 m）の酸素濃度

Talley et al. (2006)より

深さ(km)0↓太陽エネルギー

H2O + CO2 → 生物体 + O2

光合成

123

有機物の酸化分解

H2O + CO2 ← 生物体 + O2(水) (二酸化炭素) (有機物) (酸素)45

太陽光の届かない海洋の深層では，酸素は決して作られない。減る一方！

日本列島をはさんで，日本海と太平洋との海水の性質は大きく異なっている。
140

150

日本海では， 海水の活発な上下混合が起こるために， 深層水中の酸素濃度は高く， 水温が非常に低い。
22

日本海の内部で起こっている海水の動き（概念図）

海水中に含まれる放射性核種の濃度をもとに海水の年齢を推定すると100〜300年程度となる。これは全海洋の深層水が一巡するのに要する年数（~2000 年）より一ケタ小さい。

炭素-14

底層水中に含まれる酸素ガス濃度が減少しつつある（日本海盆東部におけるデータ）~10%減少(Gamo et al., 2014)25

底層水中に含まれる酸素ガス濃度が減少しつつある（大和海盆におけるデータ）~10%減少(Gamo et al., 2014)26

(日本海)
表面海水の沈降による酸素の供給(底層水)生物による酸素の消費

1) もし 酸素の供給 = 酸素の消費 ⇒ 酸素濃度は不変
2) もし 酸素の供給 < 酸素の消費 ⇒ 酸素は減少する

冬季に日本海北部で重い海水ができにくくなっている

冬季の北西季節風

地球温暖化によって北西季節風による海面の冷却が、以前より弱まっている可能性が大きい28

現在の日本海(冬季)の海水循環の概念図

底層まで沈み込めるほど十分に重い表面水が生成されず、底層水は海水循環システムから切り離され、よどんだ状態になっている。29

底層水の酸素濃度減少に「中休み」のあることに注目！

一時的な酸素の供給30

2000~2001年にかけての冬季はとりわけ寒冷であった。
新たな底層水の形成が、観測によって見事とらえられた。
March 2000

Feb. 2001

Talley et al. (2003)31

Mode-A (底層まで行きわたる)冬季の日本海では、２通り（AとB）の海水循環パターンがある。

B

B
A
Mode-B (底層には届かない)

最近30年間ではMode-Bが卓越している。
32

底層水中の酸素濃度の経年変化イメージ
酸素濃度
間欠的（数年ごと）に起こる底層水の形成により、酸素が補給される（以前はほぼ一定レベルを維持していた）年

講演の内容1．日本海に関する基礎的事項（日本海の形成・地理的特徴・歴史的役割）
2．日本海の海洋観測研究から明らかになった，そのユニークな化学的特徴
3．急激に変わりつつある地球環境の中で，日本海が今後果たすべき役割について大気中の二酸化炭素

地球環境変化

海洋酸性化
IPCC (2013)

地球温暖化

産業革命後、世界の平均気温は1℃上昇
IPCC第5次報告書(2013)より

日本海の有用性
太平洋

日本海• 閉鎖性の強いこと（独自の海水循環系を有すること）• 海水循環の時間スケールが約100年と速いこと （全海洋では2000年かかる）•表層の生物生産量が多く，下層への有機物輸送が活発であること

地球環境変化に敏感に反応する
世界に先駆けて警告を発することができる

日本海の周辺においても、地球温暖化は着実に進んでいる

冬季
季節風

地球温暖化によって、日本海の恵みが変わっていくかもしれない。
予想されること：
冬季の日本海における雪雲の形成が不活発になり，日本海側の陸域への積雪量は減少する（日本海の造水能力が低下する）。
気温上昇によって雪でなく雨として降るようになると，水が陸域に保持されにくくなる。水資源は縮小し，森林生態系や農業が大きな影響を受ける。

金沢（石川県）における過去130年の気候変化（5年平均値）

年平均気温

年間降雨量

年間降雪合計量

年間最深積雪高（気象庁の公表データによる）

地形： 強い閉鎖性
大気： 冬季の寒冷な季節風
海洋： 対馬暖流の流入

日本海から，我々はどのような恩恵を受けてきたか・日本列島に温暖な気候， 美しい自然環境， 豊かな水資源を提供している。

・縄文・弥生時代を経て， 稲作と漁労を基盤とする日本固有の生活様式（持続可能な社会）の発展に大きく寄与した。
・豊かな情緒が培われ， 東アジアでも独自の文化や学問を創造する基盤となった。

講演の内容1．日本海に関する基礎的事項（日本海の形成・地理的特徴・歴史的役割）
2．日本海の海洋観測研究から明らかになった，そのユニークな化学的特徴
3．急激に変わりつつある地球環境の中で，日本海が今後果たすべき役割について

環日本海・東アジア諸国図（通称「逆さ地図」）（1994年富山県作成・2012年改訂）（販売： 富山県・刊行物センター）