展示室３ 二酸化炭素濃度解析の結果
本ページは、地表付近、高度約6km及び気柱平均における大気中の二酸化炭素濃度の特徴について解説しています。
解説の内容やグラフは、大気の流れに伴う物質の輸送を計算するモデルを用いて、観測データから世界中の濃度分布を数値シミュレーションで推定した結果に基づいています。
二酸化炭素の気柱平均濃度（XCO2）は、地表から大気上端までの単位面積当たりの気柱の中の乾燥空気分子に対する二酸化炭素分子のモル分率を示しています。XCO2は上空の大気まで含めた地球大気全体の平均場を示しており、将来の地球温暖化や地球の放射収支の影響を予測する上で重要な指標となっています。本解析では、二酸化炭素の数値モデル（GSAM-TM）のモデル面（鉛直60層）格子点データを用いてXCO2を算出しています。なお、衛星による大気中二酸化炭素濃度の観測及びXCO2の解析結果に関しては、国立環境研究所の温室効果ガス観測技術衛星「いぶき」（GOSAT）のホームページ（外部リンク）をご参照下さい。
二酸化炭素濃度は年々増加しています
これは主に人間活動による化石燃料の使用などにより大気中に排出された二酸化炭素が増加しているためです。地表付近から排出された二酸化炭素の一部は植物や海洋によって吸収されていますが、残りは大気中に蓄積されます。
 |
|
地表付近（赤）、高度約6km（青）及び気柱平均（緑）における全球の二酸化炭素濃度の年平均値の推移 （観測データを用いた数値シミュレーションによる推定値） |
二酸化炭素濃度には季節変動があります
二酸化炭素濃度の月平均値の推移をみると、濃度が夏に減少し冬には増加するという、1年周期で繰り返される季節変動がみられます。これは主に、植物が光合成や呼吸を介して大気と二酸化炭素のやり取りをする様相が、季節によって変化するためです。このようなやり取りは地表付近で行われますが、大気の流れによる輸送によって高度約6kmや気柱平均の二酸化炭素濃度にも季節変動が反映されます。
|
 |
|
地表付近（赤）、高度約6km（青）及び気柱平均（緑）における全球の二酸化炭素濃度の月平均値の推移 （観測データを用いた数値シミュレーションによる推定値） |
植物活動による二酸化炭素のやりとり |
北半球と南半球では二酸化炭素濃度の変動の特徴が異なります
地表付近、高度約6km及び気柱平均の二酸化炭素濃度を、北半球と南半球でそれぞれ平均したものを比較します。
北半球と南半球を比べると、北半球の方が人間活動が活発なので人為起源の二酸化炭素の排出も活発です。また北半球の方が陸地が広く分布しており光合成を行う植物が多いため二酸化炭素濃度の季節変動が大きくなります。
北半球と南半球の地理分布
二酸化炭素濃度の推移を見ると、1年周期で繰り返される季節変動をしています。北半球の季節変動の幅は大きくて、秋から春にかけて高い濃度となり夏に低い濃度になっています。その一方、南半球ではその季節変動の幅は小さくなっています。
陸地が広く分布し、光合成を行う植物が多い北半球は、1年のうちで春に二酸化炭素濃度が最大となり、その後急激に濃度が下がっています。これは春になり植物の光合成が活発になると大気中の二酸化炭素を吸収し始めて、常に行われている植物等の呼吸や人間活動に伴う二酸化炭素排出による濃度上昇分を上回るためです。二酸化炭素は大気の流れにより地表付近から上空へ時間をかけて徐々に運ばれていくため、高度約6kmや気柱平均で濃度が最大となる時期は地表付近よりも少し遅くなっています。
また植物の光合成などによる二酸化炭素の放出・吸収による季節変動の幅は、陸地が少ない南半球では小さくなります。
 |
 |
|
北半球（左）及び南半球（右）での地表付近（赤）、高度約6km（青）及び気柱平均（緑）における二酸化炭素濃度の月平均値の推移 （観測データを用いた数値シミュレーションによる推定値） |
|
二酸化炭素濃度の年平均値の北半球と南半球の差は、地表付近に比べて高度約6kmや気柱平均の方が小さくなっています。これは、二酸化炭素の放出・吸収のやりとりは陸地の地表付近や海面でなされているため、陸地が多くて人間活動が活発な地域が多くある北半球の地表付近で、二酸化炭素の排出の影響を最も強く受けやすく高濃度になっているためです。
 |
|
北半球（丸）及び南半球（三角）での地表付近（赤）、高度約6km（青）及び気柱平均（緑）における二酸化炭素濃度の年平均値の推移 （観測データを用いた数値シミュレーションによる推定値） |