Is Climate Change Slowing Down the Ocean? | Susan Lozier | TED

Summary

12世紀の自然哲学者アデラード・オブ・バスが未答えた問いをまとめ、その中には海洋学者に興味深い問いがあった。海の水がなぜ塩素なのか、潮の満ち引きはなぜか、川の流入で海が増加しない理由など。しかし、900年後の現代の海洋学者は、さらに複雑な問いに直面している。海と陸の氷が融けることで航路がどのように変わるか、温暖化の影響を受ける海洋生態系はどのようになるのか、気候変動が海洋の翻転循環にどのような影響を与えるか。特に海洋の翻転循環は地球の熱を再分配し、気候の安定に貢献しているが、温暖化によって減速し、それには気候パターンの大きな混乱が伴う可能性がある。観測技術の進歩により、リスクをより正確に予測できるようになり、グローバルな観測システムを通じて海洋の様々な現象を測定している。しかし、これらの問題に対処し、海洋の翻転循環の減速や停止のリスクを軽減するには、温室効果ガスの排出を削減し、集団的に取り組む必要がある。

Takeaways

• 📚 12世紀の自然哲学者アデラード・オブ・バスは、生涯の終わりに未答の問に関心を寄せていた。
• 🌊 海洋学者が興味を持つ問いかけ：海水が塩気な理由、潮流の起伏、川の流入による海洋の増加がない理由。
• 🧊 現代の海洋学者は、グローバルな氷の溶け出しと海流の変化、海洋生態系の温暖化への影響、気候変動による海洋循環の転倒の可能性など、複雑な問いに向き合う。
• 🔄 海洋の転倒循環：高緯度で発生し、冬に寒い風が吹き、温かい海面が冷たい水に変わり、深層に沈んで地球の遠隔地に広がる。
• ♨️ 海洋転倒循環は地球の熱を再分配し、気候の極端化を防ぐ。
• 🌡️ 海洋は大気と二酸化炭素を交換し、その結果、海洋は工業革命以来人間が排出したCO2の30％を蓄積している。
• 🦈 海洋の炭酸化は、骨や殻を形成する海洋生物と生態系に悪影響を及ぼしている。
• ❄️ 温暖化と氷の溶け出しにより、海面の密度が低下し、転倒循環の減速をもたらす可能性がある。
• ⏳ 1990年代の研究から、海洋転倒循環は数十年、もしくは数年で急激に変化する可能性があると示唆されている。
• 📉 21世紀の海洋学者は、観測データを通じて、海洋転倒循環の減速や気候変動のリスクをより正確に予測することができる。
• 🌐 OSNAPなどの観測システムを通じて、海洋の表面と深層の潮流を観測し、海洋学者は海洋の複雑さを解明している。
• 🌿 温室効果ガスの排出量を削減し、海洋の温暖化と酸化を防ぐためには、国際的な協力と持続的な努力が必要である。

Q & A

アデラード・オブ・バスは何世紀の自然哲学者ですか？

アデラード・オブ・バスは12世紀の自然哲学者です。

アデラードのリストに記載されていた海の水が塩気なのはなぜですか？

アデラードの時代では、海の水が塩気な理由についての答えは見つかりませんでしたが、現代の科学では、海には多くの塩分が含まれており、それが海の水が塩気である理由とされています。

海の潮流の起因は何ですか？

海の潮流は主に月と地球の重力の相互作用によって引き起こされます。また、風や地形などの要因も影響を与えることがあります。

海洋の循環とは何ですか？

海洋の循環とは、海洋表面の水流と深海の水流を通じて熱が地球全体に再分配されるプロセスです。これは「海洋翻転循環」と呼ばれ、地球の気候を温暖に保つために重要な役割を果たしています。

海洋の炭素吸収が増加するとどのような影響がありますか？

海洋の炭素吸収が増加すると、海洋の酸性が高まり、貝類や甲殻類などの海洋生物に悪影響を及ぼします。また、海洋生態系全体にも大きな影響を与えます。

海洋翻転循環が減速するとどうなりますか？

海洋翻転循環が減速すると、炭素吸収が減少し、気候パターンに大きな混乱が生じる可能性があります。また、強力なハリケーンや猛烈な降水などの天候現象が増加するでしょう。

OSNAPとは何ですか？

OSNAPは、亜極地北大西洋の国際観測システムです。ラブラドール海岸からグリーンランドの一方の海岸にかけて、そしてグリーンランドの反対側からスコットランド海岸まで及びます。海面と深海の水流を観測し、海洋の循環を研究しています。

自主グライダーとは何ですか？

自主グライダーは、プログラムされたコースに沿って進みながら、深層での観測を行ってデータを収集する無人観測機です。定期的に海面に浮上して、衛星に情報を中継します。

海洋の観測データが何を示しているでしょうか？

海洋の観測データは、海洋の循環、温暖化、塩素過剰、酸性化などの様々な要因を測定し、海洋全体の状態を把握する上で重要な役割を果たします。これらのデータは、長期的な観測を通じて、海洋の変化をより正確に予測するのに役立ちます。

気候変動に対処するために必要なことは何ですか？

気候変動に対処するためには、温室効果ガスの排出を削減し、大気中の二酸化炭素の濃度を減らすことが求められます。これは、海洋の温暖化、塩素過剰、酸性化、そして海洋翻転循環の減速リスクを軽減するためです。

アデラードが9世紀前に観測を始めていた場合、現在の状況はどのように変わっていたでしょうか？

アデラードが9世紀前に観測を始めていた場合、現代の科学者たちは、より長い期間のデータを持ち、海洋の循環や気候変動に関する予測がはるかに正確であったでしょう。しかし、実際には21世紀に至って観測が始まり、それまでの長い期間のデータは失われています。

Outlines

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🌊 海洋の謎と現代の懸念

12世紀の自然哲学者アデラード・オブ・バスが生涯の終わりに、76の未答問をまとめました。その中には海が塩水である理由や潮流の原因、川の流入で海が増加しない理由など、海洋学者にとって興味深い問いです。しかし、900年後の現代では、さらに複雑な問題に直面しています。海と陸地の氷が融けることで航路がどのように変わるか、温暖化の影響を受ける海洋生態系はどうなるのか、そして気候変動が海洋の翻転循環の崩壊を引き起こす可能性はありますか？これらの問題を解くために、海洋学者は海洋の翻転循環を研究しています。これは高緯度で始まり、冬に吹く冷たい風によって暖かい海面水が冷たい水に変わり、密度が増して沈んでから地球の遠くへと広がります。これらの水は最終的に表面に戻り、再び暖かい水となります。しかし、この循環は地球の熱を再分配し、気候変動に貢献しています。また、海洋は大気と交換することで二酸化炭素を吸収し、工業革命以来の人類活動による二酸化炭素の30％を蓄積していますが、これにより海洋の酸性化が進み、海洋生物に悪影響を及ぼしています。さらに、海洋の暖化と氷の融解によって表面水が密度を失い、翻転循環が遅くなる可能性があり、気候や天候パターンに深刻な影響を及ぼす可能性があります。

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📈 観測データと予測モデルによる海洋翻転循環の理解

気象学者は、過去数十年間に海洋翻転循環が徐々に変化していると仮定していましたが、1990年代の氷層の研究では、翻転循環が数十年、甚だしきに数年で変化する可能性があることが示されました。これにより、人為的な温暖化によって翻転循環が急激に崩壊する可能性が現実のものとなりました。しかし、気候モデルの進歩により、そのリスクをより正確に把握することができます。モデルによる過去の安定した翻転変化の再構築と、異なる気候モデルとシナリオに基づく将来予測を示すグラフがあります。良いニュースは、2100年までに翻転循環が崩壊する可能性は低いとのことです。しかし、2100年までに翻転循環は11％から34％程度弱まる可能性があり、これにより先述したような混乱が引き起こされます。観測データは、予測を向上させるために重要です。観測は、20世紀に資源と動機が備わったときに始まりました。また、サブポーラー北大西洋の国際観測システムであるOSNAPは、観測を行っています。OSNAPは、観測を通じて海洋の表面と深層の流れを把握し、自動グライダーなどの新技術も活用しています。グライダーは、プログラムされたコースに沿って移動し、深層での観測を行い、たまに情報を通信衛星に送信します。これらの観測は、海洋の翻転循環だけでなく、他の海洋現象にも影響を与える可能性があるため、グローバルな観測が必要です。

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🌍 気候変動への対処と集団的な努力

温暖化、海面上昇、海洋の塩素増加、酸性化、翻転循環の遅滞や停止のリスクを軽減するためには、大気中の二酸化炭素を削減する集団的な努力が必要です。12世紀のアデラードは全てを理解していたわけではありませんでしたが、21世紀の私たちもまた、全てを理解しています。アデラードの質問に対する答えは何世紀にもわたって作られましたが、私たちは9世紀、90年という長い時間を持っていません。おそらく9年程度で正解を出す必要があります。そして、正解を出すためには、皆が協力する必要があります。

Keywords

💡アデラード・オブ・バス

12世紀の自然哲学者で、生涯の終わりに未答の問に関心を持ち、海の塩さ、潮の満ち引き、川の流入による海の増加がない理由などの問いをリストアップしました。このキーワードは、古代の哲学者から現代の海洋学者まで、自然の謎に挑戦する人々の象徴として機能し、ビデオのテーマに深く結びつきます。

💡海洋の循環

地球上の熱を再分配し、気候を維持する重要な役割を果たしている海の大きな流れ。ビデオでは、これは「海洋の反転循環」と呼ばれ、冷たい水が沈んで遠くに広がって再び表面に戻るプロセスが説明されています。このキーワードは、ビデオの中心的なメッセージである地球の気候と海洋の相互作用に直結しています。

💡炭酸ガスの吸収

海は、大気と交換することで獲得した二酸化炭素を運ぶプロセスで、産業革命以来人類によって放出された炭酸ガスの30％を蓄積しています。しかし、炭酸ガスの吸収は海洋の酸性を増加させるため、海洋生物にとっては悪影響を及ぼします。このキーワードは、海洋の健康と地球の気候に与える影響を説明する上で不可欠です。

💡海洋の暖化

氷が溶け、表面水温が上昇することで、海の密度が低下し、反転循環が遅くなる可能性があります。これは、ビデオで述べられている気候パターンや気象現象に大きな影響を与える可能性があります。海洋の暖化は、ビデオの主題である地球の未来に対する懸念の中心に位置しています。

💡OSNAP

subpolar North Atlantic にある国際観測システムで、海面から海底まで到達する锚定線を通じて、海流、温度、塩分の測定を行う。この観測システムは、海洋の反転循環を理解し、将来の予測を向上させるために重要な役割を果たしています。ビデオでは、OSNAPのデータが、海洋学の進歩とグローバルな観測努力を象徴しています。

💡グローバル観測

地球全体の海洋の状態を測定することは、海洋の反転循環、暖化、塩素過剰、酸性化を理解し、改善する上で必要不可欠です。ビデオでは、グローバル観測システムが、21世紀の海洋学の基盤を形成していると述べられており、これは地球の未来に対する理解を深めるために欠かせない要素です。

💡炭酸ガスの削減

地球の大気中の炭酸ガスを削減することは、海洋の暖化、新鮮化、酸性化、海面上昇、反転循環の遅滞や停止のリスクを軽減する唯一の解決策です。ビデオでは、これは人類が抱える課題であり、グローバルな努力が求められていると強調されています。

💡気候モデル

気候モデルは、過去の安定した反転循環の変化を再構築し、異なる気候シナリオに基づく将来の予測を行うための重要なツールです。ビデオでは、気候モデルが、海洋の反転循環のリスクを理解し、将来の変化を予測する上で役立つと説明されています。

💡自主グライダー

プログラムされたコースに沿って進み、深層での測定を行い、時々表面に戻って衛星に情報を中継する新しい技術です。ビデオでは、自主グライダーが、観測の容易さと海洋学者の作業負担を軽減する役割を果たしていると紹介されています。

💡海洋の酸性化

海洋の炭酸ガス吸収により増加する酸性化は、貝殻や骨格を形成する海洋生物に悪影響を及ぼし、海洋生態系全体にも悪影響を及ぼします。ビデオでは、酸性化が、海洋の健康と生物多様性にとって深刻な問題であると述べられています。

💡時間の尺度

過去数十年で、海洋学者は反転循環が数千年という長い時間尺度で変化すると想定していましたが、1990年代の研究から、数十年、甚だしきに至くは数年で急速に変化する可能性があることが示されました。ビデオでは、時間の尺度が、海洋の将来予測と緊急性に対する理解に重要な意味を持つと強調されています。

Highlights

Adelard of Bath, a 12th-century natural philosopher, compiled a list of 76 unanswered questions about nature, including those relevant to oceanography.

Modern oceanographers are concerned with how climate change will affect navigation routes, marine ecosystems, and the potential collapse of ocean overturning circulation.

The ocean overturning circulation is a large-scale current system that redistributes heat on the planet, maintaining a 30-degree-Celsius difference between the equator and the poles.

Ocean waters carry carbon dioxide from the atmosphere, which has increased the carbon uptake and led to ocean acidification, impacting marine species.

Ocean warming and ice melting could lead to a point where surface waters are not dense enough to sink, potentially slowing the overturning circulation.

A study from the 1990s suggested that the overturning circulation could change rapidly, within decades or even years, due to human-induced warming.

Climate modeling has improved our understanding of the risk of an abrupt collapse of the overturning circulation.

The overturning is unlikely to collapse before 2100, but it is expected to weaken by 11 to 34 percent over the century, causing significant disruptions.

Observations are crucial for improving predictions; the longer we measure, the better our understanding of the overturning circulation.

OSNAP is an international observing system in the subpolar North Atlantic that measures ocean currents, temperature, and salinity.

New technology, such as autonomous gliders, allows for remote data collection and transmission to satellites, enhancing oceanographic research.

OSNAP data does not yet indicate whether the overturning is increasing or decreasing due to the inherent noise in oceanic measurements.

Global measurement systems are essential for understanding the interconnectedness of the ocean and the impact of the overturning on other oceanic processes.

NOAA buoys and other multinational efforts form the backbone of 21st-century oceanography, providing crucial data for climate models.

Reducing atmospheric carbon dioxide is the primary solution to mitigate ocean warming, acidification, and the risk of overturning slowdown.

Urgent collective action is required to address climate change, with a timeframe of approximately nine years to make significant progress.

The need for a collective effort, or 'all hands on deck,' to solve the complex challenges posed by climate change and its impact on the oceans.

Transcripts

I'm going to start this morning

by telling you about a 12th century natural philosopher

named Adelard of Bath.

Adelard compiled a list of unanswered questions

near the end of his long life.

Among the 76 questions in his treatise on nature

were those that interest an oceanographer like me:

Why are the waters of the sea salty?

Whence comes the ebb and flow of the tide?

And why does the ocean not increase from the influx of the rivers?

Nine centuries later,

oceanographers are asking questions unfathomable to Adelard.

How will navigation routes change as sea and land ice continue to melt?

How are marine ecosystems faring in these warming waters?

And, will climate change cause the collapse

of the ocean overturning circulation?

If that last one puzzles you, let me explain.

Ocean waters are constantly on the move.

Many of the ocean waters are local,

like the surface currents of the North Atlantic you see here.

But the ocean is also home to large currents

that travel from one ocean basin to the next,

often thousands of kilometers away.

The largest of these is referred to as the “ocean overturning circulation.”

This current originates at high latitudes.

In the winter,

when cold winds blow across the ocean,

warm surface waters are converted to cold waters.

That's the orange arrow turning blue.

These cold waters are now denser than the waters underneath,

and so they sink and then spread at depth to distant parts of the globe

following that ribbon of blue.

Eventually these waters upwell,

meaning they return to the surface where they warm.

And so now the blue ribbon turns back to orange,

and they return to where they started completing the ocean overturning.

Now, this ocean overturning redistributes heat on our planet.

In partnership with the atmospheric circulation,

this fluid movement maintains a 30-degree-Celsius difference

between the equator and the poles.

Without these fluid motions,

that temperature difference would be 110 degrees Celsius

and not just over the ocean,

inland as well.

Polar latitudes would be completely frozen,

and the tropics, well the tropics would be even more sweltering.

But this overturning also impacts our climate

because when those waters sink,

they carry with them the carbon dioxide they've gained

by exchange with the atmosphere.

And so as a result of this, as the decades have progressed,

the amount of carbon taken up or fluxed into the ocean

has been increasing

in tandem with the increasing concentrations of carbon dioxide

in the atmosphere.

In fact, the ocean now stores 30 percent of the carbon dioxide

released by humanity

since the start of the Industrial Revolution.

Now, this does mean that the levels of carbon dioxide in the atmosphere

are less than they would be otherwise, which is good news.

But that carbon uptake by the ocean increases ocean acidity,

which is not good news for marine species that build skeletons and shells.

And it is certainly not good news for marine ecosystems in general.

Now, as our ocean continues to warm and as ice continues to melt,

both of which cause surface waters to become less dense,

we fully expect that at some point, in winter,

those surface waters will not get dense enough to sink.

And at that point, we expect the overturning to slow.

And if the overturning slows,

well, there will be less carbon uptake by the ocean.

But there will also be even more major disruptions to our climate

and weather patterns; we can expect stronger hurricanes,

even more intense precipitation.

Just about now, you might be wondering,

how quickly might the overturning change?

Well, for decades, oceanographers assumed that the overturning changed slowly

on the time scales of tens of thousands of years, in concert with the ice ages.

But a study in the 1990s of ice sheets,

which hold bubbles of air from past climates,

well, that study suggested that the overturning could change quickly,

within decades, maybe even within years.

And with that, the possibility of an abrupt collapse

of the overturning circulation brought about by human-induced warming?

Well, at that point it became a very real possibility.

Thankfully, advances in climate modeling

give us a much better idea today of that risk.

The black and gray lines that you see on this graph

are the model reconstructions of the past relatively steady overturning changes.

The lines of various colors show you the future projections

of the overturning, based on different climate models

and different climate scenarios.

I'm going to start with the good news.

And the good news is that the overturning is unlikely to collapse

before 2100.

Now, before anybody breathes a sigh of relief,

I will remind you that our children, our grandchildren, will likely see 2100.

And really, none of us are out of the woods

because the overturning is likely to weaken over this century

by between 11 percent and 34 percent.

And that weakening is enough to cause the disruptions that I mentioned earlier.

Now back to those various lines of color.

All future projections show a decline,

but they differ in how fast and by how much that decline will be.

And this is exactly where observations come in,

because the longer we measure, the better our predictions will be.

If Adelard had started measuring nine centuries ago,

we would be way ahead of the game.

Unfortunately, we only started measuring in this century

when we had the resources

and, frankly, the motivation to do so.

One of those efforts is an international observing system

in the subpolar North Atlantic.

OSNAP stretches from the Labrador coast to one side of Greenland,

and then again from the other side of Greenland,

all the way over to the Scottish coast.

Those red ribbons depict the surface currents,

and those dark blue ribbons depict the deep currents

of the ocean overturning circulation.

Every black vertical line you see is the mooring that stretches

from the sea surface to the sea floor,

upon which instruments, shown as red dots,

those instruments are on those moorings, and they're measuring the ocean currents,

the temperature and the salinity.

Every other summer since 2014,

research vessels like this one have traced the OSNAP line,

deploying instruments and taking measurements.

Dozens of oceanographers from many different countries

have been on these cruises.

Here's a former student of mine off the coast of Greenland,

bringing in a rosette of bottles that have captured water samples

in the deep ocean.

OSNAP also allows us to use new technology,

like this autonomous glider that, once deployed,

will set off on a programmed course,

taking measurements at depth.

Every now and again,

this glider will pop to the surface and relay its information

to a passing satellite.

You could be sitting in a cafe, enjoying your latte,

all the while downloading data from this glider,

which, for a seasick-prone oceanographer like me, is a godsend.

(Laughter)

However, it is true

that conditions on these cruises are sometimes challenging.

But I must admit that the views are almost always worth it.

Now, you can tell from a glance

that our OSNAP data to date

do not tell us whether the overturning in this part of the ocean

is currently increasing or decreasing.

And the reason for that is the same reason

that you cannot tell what the stock market will do in a year

by looking at the Dow Jones Industrial Index for a week.

There is noise in the market, and there is noise in the ocean.

But just as we have confidence that stocks are a good bet in the long run,

we have confidence that in the long run,

the overturning will decline if our climate continues to warm.

And with that confidence, we know that it's not enough for us to study

the overturning in isolation.

We need to understand how the overturning is impacting

and being impacted by everything else going on in the ocean.

I just told you, the ocean is noisy.

Well, the ocean is also connected.

What's happening in one part of the ocean

affects what's going on in another part.

And so to understand and to improve our estimates of the overturning,

the warming, the freshening, the acidification,

we need to measure globally.

And we are.

This NOAA buoy is out there,

measuring the exchange of carbon between the ocean and the atmosphere.

This one buoy is but a small part of a vast global measurement system

that looks like this.

Every line or dot you see on this map is where there is a ship,

a mooring or buoy out in the ocean, taking measurements.

This multinational effort is the backbone of 21-century oceanography.

But we can do all those measurements of many things in many places.

But to stem the warming, the freshening,

the acidification, the sea level rise

and to reduce the very real risk of an overturning slowdown or shutdown,

there's one solution.

We must work collectively

to reduce the carbon dioxide in our atmosphere.

Adelard did not have everything figured out in the 12th century,

and we certainly don't here in the 21st.

Answers to Adelard's questions were centuries in the making.

But to figure everything out on our end,

we don't have nine centuries.

We don't have nine decades.

We probably have about nine years to get it right.

And to get it right,

it's just like everyone says,

we need all hands on deck.

Thank you.

(Applause)