気候変動と世界最大級の湖が与える地球への相互作用

ミシガン工科大学の研究チームが、NASAから資金提供を受け、世界で最大の11の淡水湖の調査をしています。
研究は、気候変動が湖に影響を与え、変化をもたらせれた湖の生態系達も変化し、それがまた気候変動に影響を与える相互作用を示しています。

“We’ve relied on NASA assets — the MODIS satellite, which has been flying since 2002, to which we apply the algorithm and model we’ve been developing at MTRI for a decade,” Sayers said. “When we start to tally the numbers of pixels as observations globally for 11 lakes for 16 years, it is really quite remarkable.” The pixels observed per lake number “in the millions,” he added. 

参照元：https://www.mtu.edu/news/stories/2021/january/worlds-largest-lakes-reveal-climate-change-trends.html
– ミシガン工科大学 Michigan Technological University. 9:57 a.m., January 19, 2021 –

世界最大の湖が気候変動の傾向を明らかにする

NASAが資金提供した、世界で最大の11の淡水湖に関する研究は、フィールドと衛星の観測を組み合わせて、大きな水域が炭素を固定する方法、および変化する気候と湖がどのように相互作用するかについての新しい理解を提供します。

ミシガン工科大学（MTRI）の科学者は、米国とカナダに隣接する5つのローレンシア五大湖を研究しました。

• アフリカ大湖沼、タンガニーカ、ビクトリア、マラウイの3つ。
• ロシアのバイカル湖。
• カナダのグレートベア湖とグレートスレーブ湖。

これらの11の湖は、何百万もの人々や他の無数の生き物が依存する表面淡水の50％以上を保持しており、気候変動やその他の要因によって湖がどのように変化しているかを理解することの重要性を強調しています。

カナダの2つの湖とタンガニーカ湖では、一次生産性に最大の変化が見られました。

それは、水域での藻類の成長です。

生産性の変動は、湖の生態系の大きな変化を示しています。

共著者でMTRIのフェローで最近退職したNOAAの五大湖環境研究所上級研究員のGaryFahnenstiel氏は話します。

「これらの湖の食物連鎖の基盤は藻類の生産性です。これらの湖は海洋サイズであり、植物プランクトン（小さな藻類）とチームを組んでいます。これらの湖で藻類が光合成する速度である炭素固定速度を測定しました。その速度が増加するか減少するかにかかわらず、それは湖全体が変化していることを意味し、動物プランクトンから魚まで食物連鎖のずっと上に影響があります。」

多くの要因がこれらの湖に影響を与えます。

気候変動、栄養素の増加（富栄養化）、侵入種がすべて組み合わさって、システム全体の変化を引き起こします。

特に、現場での観察が限られている地上から、特定の原因を特定することは困難です。

しかし、衛星画像はノイズの分類を容易にし、時間と空間にわたる洞察を提供します。

MTRIの研究科学者で研究の筆頭著者であるMichaelSayers氏は、海洋色リモートセンシングを使用して、水の色に基づいて植物プランクトンの種類と量を推測し、淡水の植物プランクトンのダイナミクスを追跡しています。

Sayers氏は話します。

「私たちはNASAの資産に依存してきました。MODIS衛星は2002年から飛行しており、MTRIで10年間開発してきたアルゴリズムとモデルを適用しています。16年間で11の湖の世界的な観測としてピクセル数を集計し始めたとき、それは本当に非常に注目に値します。」

湖の数ごとに観察されたピクセルは「数百万単位」であると彼は補足しました。

結果の最も注目すべき側面の1つは、これらの淡水湖の変化がどれほど速く起こったかということです。

20年以内に顕著な量です。

この研究は、淡水湖が世界の炭素循環にどの程度貢献しているかを判断するというNASAの炭素監視システムの目標に貢献しています。

Fahnenstiel氏は話します。

「世界最大の湖のうち3つは、気候変動に関連する大きな変化を示しており、過去16年間で全体的な生物学的生産性が20〜25％変化しています。」

16年間のデータでは、カナダ北部のグレートベア湖とグレートスレーブ湖で生産性が最大に向上し、アフリカ南東部のタンガニーカ湖では減少が見られました。

この傾向は、水温の上昇、日射量、風速の低下に関連しています。

Sayers氏は話します。

「淡水湖での生産性、藻類の豊富さ、水の透明度、水温、太陽放射、風速を調べることで、生態系全体のより豊かな状況を把握できます。気温と日射は気候変動の要因です。クロロフィルと水の透明度の変化は、必ずしも気候変動によって引き起こされるわけではありませんが、富栄養化やクワッガガイのような侵入種によって引き起こされる可能性があります。」

研究者たちは、五大湖研究センターの調査船の艦隊によって実行された湖の測定値を使用して、衛星観測を真実にし、モデル推定の入力を提供しました。

記事「世界最大の湖の11の炭素固定傾向：2003-2018」がジャーナルWaterに掲載されました。

研究者たちは、これまでに学んだことを、有害なアオコが大気への炭素フラックスに及ぼす役割に適用して、研究を継続することを計画しています。

ことわざにあるように、水は生命です。

湖の生産性の変化が水域にどのように影響するかをよりよく理解することは、多くの人々が湖岸に住むコミュニティにとって重要です。

また、世界の炭素循環と気候変動において淡水湖が果たす役割を深く掘り下げていく中で、世界社会にとっても重要です。

植物プランクトンは、太陽光から光合成またはエネルギーを生成する微細な藻類です。

炭素固定は光合成の一部です。

無機炭素（特に二酸化炭素）は生物によって有機化合物に変換されます。

地球上のすべての生物は有機炭素を含んでいます。

植物プランクトンの量とそれらが光合成する速度は、湖の炭素固定速度に等しいです。