長らく議論されてきた南極のプロセスが、ついに直接観測された
科学者たちは、南極の氷河表面の融解水が底部まで流れ込み、氷の下の水圧を高め、氷河の海洋方向への移動を加速できることを、初めて直接確認したと報告した。
Nature Communications に掲載されたこの研究は、北海道大学の菅谷慎氏が率いるチームによるもので、極域科学における大きな不確実性に答えを与えるものだ。研究者はこの仕組みをグリーンランド、アラスカ、ヨーロッパの山岳氷河で長く確認してきたが、同じ過程が南極でも働いているかは未解決のままだった。
これは重要だ。南極には世界の氷河氷の圧倒的多数が存在するからだ。研究では、南極氷床が世界の氷河氷のおよそ90%を保持しており、完全に失われれば海面は約60メートル上昇すると指摘している。南極の氷に影響するすべての過程が直ちに大規模変化を生むわけではないが、氷河の動きを理解することは将来の海面上昇予測の中核となる。
研究者は何をしたのか
チームは東南極のLanghovde氷河に550メートル超のボーリング孔を掘削し、圧力センサーとカメラを氷河底まで下ろした。現地調査によって、衛星では見えない氷と基盤の境界面での状態を直接観測できた。
研究者らは、氷河表面の融解水が湖や水たまりにたまり、その後、氷の割れ目を通って下方へ流れ落ちることを確認した。この過程は水圧破砕（hydrofracturing）として知られ、表面水の重みが氷を割り、より深い層への通路を開くときに起こる。
水が底部に達すると、圧力は十分に高まり、氷河を下の岩盤から部分的に持ち上げた。実質的には、水が氷と岩盤の境界を潤滑し、摩擦を減らし、氷河がより速く滑ることを可能にした。
その効果の大きさ
研究によると、2022年1月の強い表面融解期と珍しい降雨イベントによって、底部水圧は、上にある氷の重量の97%を支えられるほど上昇した。その際、氷河はわずかに浮き上がり、滑走速度は10%から20%増加した。
この数値が重要なのは、モデル上の可能性ではなく、直接的な力学的反応を示しているからだ。結果は、大陸の他の地域より寒冷で安定していると見なされがちな東南極でさえ、短命の表面融解イベントが氷河運動の急変を引き起こしうることを示している。
降雨の重要性も際立つ。温暖化する気候の中で、南極の一部地域では融解と降水のパターンが変化すると予想されている。表面で液体の水がより一般的になれば、ここで記録された過程は、より広い範囲で重要になる可能性がある。
なぜ議論が変わるのか
表面融解水の存在自体は新しいものではない。未解決だったのは、その水が南極で本当に氷河底まで到達し、他地域で見られるのと同じ潤滑効果を生むのかという点だった。この研究は、それが可能であることを観測的に裏付けた。
ただし、これで南極のすべての氷河が同じように振る舞うと分かったわけでも、氷床全体が一様に加速すると分かったわけでもない。南極は広大で多様であり、海水温、棚氷の安定性、降雪、地形、基盤条件など多くの相互作用する要因に支配されている。
それでも、この結果は大きな知識の空白を埋める。表層から底部への排水を、特に水が氷上にたまりうる沿岸部や季節的に融解する地域では、氷動力モデルでより真剣に考慮する必要があることを示している。
気候とのつながり
この研究はまた、氷床への気候影響が単純な表面融解に限られないことを思い出させる。水は増幅器として働く。融解水の供給がわずかに増えただけでも、その水が底部への経路を見つけて摩擦を減らせば、比例を超えた大きな影響を及ぼしうる。
これは、圏氷圏研究が総量だけでなくプロセスにますます注目している理由を説明する。失われる氷の量は重要だが、温暖化が氷河の挙動をどう変えるかという物理的経路も同じくらい重要だ。水圧破砕、融解水の排水、底部潤滑はいずれもその連鎖の一部だ。
グリーンランドでは、これらの関係はすでに十分に確立されている。南極では、その規模、隔絶性、気候差のために解読がより難しかった。したがって、このような現地測定は非常に価値が高い。議論の的だったメカニズムを、観測されたメカニズムに変えるからだ。
今後の予測にとって何を意味するか
海面モデルは、氷河が断続的な融解や降雨にどれだけ速く反応できるかに依存している。もし表面水が短時間でも南極の氷河を2桁パーセント加速させるなら、その挙動は将来のリスク推定に組み込む必要があるかもしれない。
この研究は、南極の氷損失に関するすべての不確実性を解決したとは主張していない。だが、より根本的なことをしている。重要な引き金が存在し、地上で測定可能であることを確認したのだ。これにより、モデラーは、その過程がどれほど広範か、どれほど頻繁に起こるか、温暖化が進むにつれてどう変化するかを、より確かな基盤で問い直せる。
一般向けに言えば、南極が一夜にして崩壊するという話ではない。より妥当な受け止め方は、大陸の氷河が、これまでの直接証拠が示していたよりも、表面融解と動的に結びついている可能性がある、ということだ。
変化する氷床のより明確な姿
極域科学は、到達が難しく、測定はさらに難しい場所での丹念な観測によって進歩することが多い。今回がまさにその例だ。研究者たちは氷河の深部まで掘削し、その下で何が起きているかを観察することで、海面上昇、氷床モデル、気候リスクに直接関わるメカニズムを捉えた。
この研究が重要なのは、劇的な見出しを与えるからではなく、南極の氷河がどのように動くかに関する争点を解消したからだ。気候科学では、こうした解消された論点こそが、最終的に大きな予測をより鋭くする。
この記事はPhys.orgの報道に基づいています。元の記事を読む。
Originally published on phys.org
