随着人类活动的继续扩大，也许会给整个地球带来大规模的气候变动。通过十年时间的研究，这一担忧正在日益加深。其中，对于大气中大量增多来自煤、油燃料的二氧化碳的现象最为令人关注。因为二氧化碳吸收紫外线，一旦其浓度在大气中增多，便会因所谓的“温室效应”而导致气温上升。

遗憾的是，根据现在的模型来预测将来的气候变动和影响还有相当程度的不可靠性。这主要是由于人们关于大气一海洋间的相互作用及海洋内部传递过程的知识还很有限。海洋不但是二氧化碳的吸收源，而且还是热传递场。不认识到这种重要性，则谈不上正确的预测。

要了解此类问题中的海洋作用，首先应该建立一个与现实情况相接近的海洋循环模型。目前的海洋模型还很不完善，必须要建立一个更加完善的模型结构。但现时面临的最大的问题就是用于验证这种模型的观测数据明显不足。就以海洋的垂直传递过程为例，也因其过程实在太缓慢而难以直接测定，即使间接估算也并非易事。但是，就二氧化碳的吸收及热传递而言，海洋的垂直传递过程是至关重要的。

海洋化学工作者为了了解海洋的化学结构，致力于开发和改进海水成分及元素的分析技术，并进行了实际测定。在研究过程中发现有几种示踪同位素可以成为验证先前海洋模型的极其有效手段。例³H、³He、¹⁴C、⁸⁵Kr、⁹⁰Sr、¹³⁷Cs及氟利昂等。这些示踪同位素都是随核试验和工业活动释放到环境中来的，与二氧化碳和热一样，通过海面进行交换或渗透。由于它们在海洋中的扩散方式及分布是时刻变化的，所以这些示踪同位素叫作瞬态示踪同位素。它们从海面或海底分界面向海水渗透，通过扩散混合进行传递，并不是人为的。另外，还有一些因放射裂变而衰减之类的固定状态的示踪同位素自然也有验证作用，诸如：³⁹Ar、²²⁷Ac、²²⁸Ra、²²²Rn等。

示踪同位素的分布显示时间、空间平均化了的结果。所以能够带来其它直接方法所得不到的信息。并且，各种不同的示踪同位素在分界条件、随时变化及海洋中的动态不同，所以其重要性也随测定的目的而异。但在验证模型时，为了要保证测定的连续性和可靠性，尽量希望利用更多的示踪同位素同时测定。为此，非要大量分析技术出色的研究人员一致合作、共同攻关不可。

作为研究的第一步，通过以70年代为中心所进行的十余年的GEOSECS计划（地球化学海洋纵断计划），做了大量示踪同位素在整个海洋的分布测定。其中¹⁴C和³H的详细数据对以后研究的进展是极其重要的。自然，利用瞬态示踪同位素首次得到了追踪其在海洋中的时空变化效应。另外，要开发更新的海洋模型，就需要远比GEOSECS密度大得多的测定数据。从这观点出发，美国将以再次周密测定先前的示踪同位素在整个海洋中的立体分布为目的，着手TTO（Transient Tracer in the Oceans）计划，也得到了西德、加拿大、瑞士等国的支持。目前正在太平洋及赤道区域的大西洋进行海洋观测。

有许多观测结果尚未发表，但作为明显的成果例，首先可列举氚（³H）的过渡性分布。在1972年的GEOSECS观测中，弄清了来自核试验的³H在北大西洋高纬度区随着海水的沉降由表层向深层移动的状态。九年之后的TTO观测再次证实³H正在向南渗透，为研究北大西洋深层水的形成过程提供了重要的线索。并且，在大西洋北西部的深层水中发现了浓度异常高的区域，正在开始得到有关北大西洋深层西岸分界流（The North Atlantic Deep Western Boun-dary Current）的空间规模及通量的信息。另一方面，³H因放射裂变而蜕变为稀有气体³He。在海洋表层，³He通过气体交换从海面向大气逃逸。但是，在中、深层的海水中，不能直接和大气交换，³H高浓度的区域形成后的时间越长，越能积累来自³H的³He。因此，利用³H/³He之比，可以求出中、深层海水的年龄。通过这种方法，能够研究北大西洋中层水来到海洋表层与大气进行气体交换所需的时间（Ventilation time）及其对气候变动的响应等课题。

作为TTO计划新引入的示踪同位素有氟利昂类的CCl₂F（F-11）和CCl₂F（F-12）及⁸⁵Kr。氟利昂在工业性生产中挥发，积蓄在大气之中；⁸⁵Kr这一稀有气体产生于核反应堆，并向大气释放，在海水中溶解的极少。而且，在海水中也难以分解。因此，以前就认为有希望把它们作为探索海水循环的示踪同位素，但难于分析。近来，氟利昂的试样采集方法和高灵敏度分析法的开发突飞猛进，已经在船上也能够进行快速测定，因而如今在TTO计划中占据了重要的位置。在大西洋赤道海区的观测中，发现沿着西岸水深1600米附近之处有一个氟利昂浓度很高的水团，首次得到了有关西岸分界潜流存在的信息。事实说明只要提高示踪同位素的分析技术，我们便能够发现迄今未所认识的新现象。

将精度已有所提高的海水二氧化碳分压及溶存无机碳酸测定技术与²²²Rn透过海面的气体交换速度决定法相配合，有可能直接求得海面的二氧化碳通量。目前采用的¹⁴C分析法是一种传统方法，即从200升的海水试样中抽取气体进行分析。为了提高今后的分析精度，现正在开始认真考虑引入一种加速器质量分析法，只需用2升试样就能测定。

随着近来海水的化学成分及元素测定技术的发展，示踪同位素对海水循环及气候变动研究所起的作用越来越大。而且，海洋化学工作者与气象、海洋物理学者之间的紧密合作也显得空前地重要起来了。

TTO计划的下一步，准备把观测范围扩大到南大西洋。完成这个计划估计需五年的时间。若再加上太平洋和印度洋，预计还要花费十余年的时间。而且，需要庞大的经费开支。因此，没有国际间的合作，也许难以达到预想的目的。关于国际合作的可能性，目前已开始进行研究讨论。

[《科学》（日），55卷2期]