CLAW仮説

CLAW仮説は、海洋生態系と地球の気候の間に働く負のフィードバックループを提唱している。^[1] この仮説は、ジメチルスルフィドを生成する特定の植物プランクトンが気候強制力の変動に反応し、これらの反応が地球の大気の温度を安定させる働きをするということを具体的に提唱している。CLAW仮説はもともとロバート・ジェイ・チャールソン、ジェームズ・ラブロック、マインラット・アンドレア、スティーブン・G・ウォーレンによって提唱され、その頭文字は彼らの姓の頭文字から取られている。^[2]

この仮説は、太陽から得られる利用可能なエネルギーの増加から始まり、生理学的効果（温度上昇による）または光合成の促進（放射照度の増加による）によって植物プランクトンの成長率を高めるフィードバック ループを説明するものです。円石藻などの特定の植物プランクトンはジメチルスルホニオプロピオネート（DMSP）を合成し、その成長促進によりこの浸透圧調節物質の生成が増加します。次に、これはその分解産物であるジメチルスルフィド（DMS）の濃度の増加を招き、最初は海水中、次に大気中で発生します。DMS は大気中で酸化されて二酸化硫黄を形成し、これが硫酸エアロゾルの生成につながります。これらのエアロゾルは雲の凝結核として機能し、雲滴数を増加させ、その結果、雲の液体水含有量と雲面積が増加します。これは雲のアルベドを増加させ、入射する太陽光の反射率を高め、この一連の出来事を引き起こした力の減少につながります。右の図は、これをまとめた概略図です。フィードバック ループは逆方向にも動作し、太陽エネルギーの減少によって雲量が減少し、地球の表面に到達する太陽​​エネルギーの量が増加することに注意してください。

上で説明した一連の相互作用の重要な特徴は、負のフィードバックループを作成することです。これにより、気候システムの変化（太陽光入力の増加/減少）は、最終的にループによって相殺され、減衰されます。このように、CLAW仮説は、CLAW仮説の元の著者の1人であるジェームズ・ラブロックによって構築されたガイア仮説と一致して、惑星規模の恒常性または複雑適応システムの例を仮定しています。^[4]

CLAW仮説に関するその後の研究で、そのメカニズムを支持する証拠がいくつか発見されたが^{[2] [5]}、これは明白なものではない。^[6] 他の研究者は、CLAWのようなメカニズムが、活性な生物学的成分を必要とせずに地球の硫黄循環で機能する可能性があると示唆している。 ^[7] 2014年のレビュー記事では、この仮説は単純化しすぎており、その効果は提案されているよりもはるかに弱い可能性があると批判されている。^[8]

ラブロックは2006年の著書『ガイアの復讐』の中で、気候システムに負のフィードバックを与える代わりに、CLAW仮説の構成要素が正のフィードバックループを作り出すように作用する可能性があると提唱した。^[3]

将来の地球温暖化では、気温の上昇により世界の海洋が成層化し、深海から生産性の高い有光層への栄養分の供給が減少する可能性があります。その結果、植物プランクトンの活動が低下し、同時に DMS の生成も減少します。CLAW 仮説とは逆に、この DMS 生成の減少は雲凝結核の減少と雲アルベドの低下につながります。その結果、気候はさらに温暖化し、DMS 生成はさらに減少する可能性があります (そして気候はさらに温暖化します)。右の図は、要約した概略図を示しています。

反CLAW仮説の証拠は、CLAW仮説の硫黄循環フィードバックループと同様の不確実性によって制約されている。しかし、将来の海洋一次生産をシミュレーションする研究者は、海洋の成層化が進むにつれて生産が減少するという証拠を発見しており、^{[9] [10]}そのようなメカニズムが存在する可能性を残している。

• 地球科学
• 地球生理学
• 鉄肥料

• ガイアとCLAW、マックス・プランク化学研究所、マインツ
• DMS と気候、太平洋海洋環境研究所、シアトル