海洋酸性化シミュレーター

海洋酸性化とは？

海洋は人間のCO2排出量の約30%を吸収し、地球最大の炭素吸収源となっています。CO2が海水に溶けると炭酸（H2CO3）を形成し、水素イオン（H+）を放出してpHを低下させます。産業革命以降、海洋pHは8.2から8.1に低下し、酸性度が26%増加しました。これはサンゴ礁、貝類、炭酸カルシウムに依存する海洋食物連鎖全体を脅かしています。

なぜ重要なのか？サンゴ礁は全海洋種の25%を支えています。pHが低下しアラゴナイト飽和度が1.0を下回ると、殻を作る生物は保護構造を形成できなくなり、殻が文字通り溶解します。現在の排出速度では、2100年までに海洋pHは7.8に達する可能性があり、これは1400万年ぶりのレベルです。

📖 詳細分析

例え 1

炭酸の入った錠剤を水槽に落とすところを想像してみてください。水は泡立ち始め（CO2が溶解し）、ゆっくりとわずかに酸性になります。魚やカタツムリは最初は気づきませんが、最終的にカタツムリの殻は薄くもろくなり始めます。これはまさに、私たちが大気中に CO2 を送り込んでいるときに海洋生物に起こっていることです。

例え 2

海を巨大な制酸剤の錠剤と考えてください。私たちが空気中に排出している「胃酸」（CO2）を吸収しています。しかし、制酸剤の錠剤が枯渇するのと同じように、海の緩衝能力は圧倒されつつあります。錠剤が完全に溶けると酸が急速に蓄積し、「患者」（海洋生物）は深刻な事態に陥ります。

🎯 シミュレーターのヒント

初心者

デフォルトの 10 GtC/年排出率から始めて、CO2 分子が大気から海洋に落下する様子を観察します。

中級者

風速を上げると、ガス交換が速くなります。風が強いと、より多くの CO2 が水中に押し出されます。

上級者

総アルカリ度を低くして、自然の緩衝作用が少ない水をシミュレートします (河口付近の沿岸地域など)

📚 用語集

Ocean Acidification

大気中のCO2の吸収によって海洋のpHが低下し、海洋生態系が脅かされます。

pH Scale

酸性度を 0 ～ 14 で測定します。海洋の pH は産業革命以前から約 8.2 から約 8.1 に低下しました (酸性度が 30% 高くなりました)。

Carbonate Chemistry

CO2 + H2O → H2CO3 → HCO3⁻ + H⁺ → CO3²⁻ + 2H⁺。 CO2 が増加すると平衡が変わり、炭酸イオンが減少します。

Calcification

海洋生物（サンゴ、貝類）が炭酸カルシウムから貝殻や骨格を形成するプロセス。

Aragonite Saturation

殻を作る生物が利用できる炭酸カルシウムの尺度。 Ω=1 未満では貝殻が溶解します。

Coral Bleaching

サンゴが共生藻類を排出して白くなるストレス反応。酸性化化合物による熱漂白。

Pteropod

泳ぐ小さな巻貝。アラゴナイトの薄い殻が酸性化した水に溶ける。重要な指標種である。

Carbon Sink

海洋は人間の CO2 排出量の約 25% を吸収し、最大の炭素吸収源となっていますが、酸性化を促進しています。

Buffer Capacity

オーシャンの pH 変化に対する抵抗力は、CO2 の吸収速度に圧倒されています。

Blue Carbon

沿岸生態系（マングローブ、海草、塩性湿地）によって捕捉された炭素であり、局所的な酸性化も緩和します。

🏆 主要人物

Ken Caldeira (2003)

「海洋酸性化」という用語を作り、その世界的な影響をモデル化したスタンフォード/カーネギーの研究者

Joanie Kleypas (1999)

海洋化学変化がサンゴ礁の石灰化に影響を与えると最初に警告したNCARの科学者

Richard Feely (2004)

アメリカ太平洋岸に沿って広がる酸性化を記録したNOAAの海洋学者

Jean-Pierre Gattuso (2010)

ヨーロッパの主要な海洋酸性化研究プログラム（EPOCA、MedSeA）を主導したフランスの研究者

Ove Hoegh-Guldberg (1999)

クイーンズランド大学の海洋科学者、酸性化と温暖化をサンゴ礁の将来に結びつける

🎓 学習リソース

Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century [paper]
地球規模の海洋酸性化の影響に関するマルチモデル予測 (Nature、2005)
Ocean Acidification: Present Conditions and Future Changes [paper]
海洋化学変化と生物学的影響の包括的レビュー (Annual Review of Marine Science、2009)
NOAA Ocean Acidification Program [article]
米国連邦プログラムによる海洋酸性化の監視と研究
Ocean Acidification International Coordination Centre [article]
世界の海洋酸性化研究のためのIAEA調整センター

💬 学習者へ

海洋酸性化の魅力的な世界を探検してください。すべての発見は好奇心から始まります。