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| 南極の氷床 | |
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| タイプ | 氷床 |
| 位置 | 南極大陸 |
| エリア | 14 × 10 6 km 2 (5.4 × 10 6 平方マイル) [3] |
| 厚さ | 平均2.2 km (1.4 mi) [3]最大4.9 km (3.0 mi) [2] |
| 状態 | 氷の純損失は地域によって異なる[4] [5] |
南極氷床は、南極大陸の98%を覆う大陸氷河であり、面積は1400万平方キロメートル（540万平方マイル）、平均厚さは2キロメートル（1.2マイル）以上である。これは地球上の現在の2つの氷床のうち最大のもので、2650万立方キロメートル（640万立方マイル）の氷を含み、これは地球上の淡水全体の61%に相当する。その表面はほぼ連続しており、大陸で氷のない地域は乾燥した谷、南極山脈のヌナタク、およびまばらな海岸の岩盤のみである。ただし、3つの地域間の地形、氷の流れ、および氷河の質量バランスに大きな違いがあるため、東南極氷床（EAIS）、西南極氷床（WAIS）、および南極半島（AP）に細分されることが多い。
東南極氷床は西南極氷床の10倍以上の大きさがあり、標高も高いため、 WAISよりも気候変動の影響を受けにくい。20世紀、EAISは地球上で温暖化ではなく限定的な冷却を示した数少ない場所の1つであったが、WAISは1950年代から2000年にかけて10年ごとに0.1 °C以上温暖化し、大陸全体で1957年以降10年ごとに0.05 °Cを超える平均温暖化傾向にあった。2020年代初頭の時点で、EAISよりも依然として正味の質量増加が見られるが（氷床上で凍結する降水量の増加による）、スワイツ氷河やパインアイランド氷河などのWAIS氷河からの氷の損失ははるかに大きい。
2100年までに、南極大陸からの正味の氷の減少だけで、世界の海面上昇が約11cm（5インチ）増加すると予想されます。さらに、WAISは海面下深くに位置しているため、海洋氷床の不安定化の影響を受けやすく、これを氷床モデルでシミュレートするのは困難です。2100年より前に不安定化が引き起こされれば、特に全体的な温暖化が進んでいる場合、南極大陸によって引き起こされる海面上昇全体がさらに数十センチメートル増加する可能性があります。南極大陸からの氷の減少はまた、年間1,1000億～1,5000億トンの割合で淡水の融解水を生み出します。この融解水は塩分を含んだ南極底層水を希釈し、南極海の下層細胞を弱めて循環を逆転させ、その崩壊にさえ寄与する可能性がありますが、これはおそらく数世紀にわたって起こるでしょう。
古気候研究と改良されたモデル化により、温暖化がこれ以上進まなくても西南極の氷床が消滅する可能性が非常に高く、2020年の気温より2℃（3.6℉）低い温度に温暖化を抑えるだけで氷床を救うことができることが分かっています。氷床の消失には2,000年から13,000年かかると考えられていますが、数世紀にわたる高排出量により、この期間は500年に短縮される可能性があります。氷床が崩壊しても山々の氷冠が残る場合は、海面が3.3メートル（10フィート10インチ）上昇し、山々の氷冠も溶けた場合は4.3メートル（14フィート1インチ）上昇します。アイソスタシーの回復により、今後1,000年間で世界の海面が約1メートル（3フィート3インチ）上昇する可能性もあります。一方、東南極の氷床ははるかに安定しており、現在の温暖化レベルから海面上昇は0.5メートル（1フィート8インチ）～0.9メートル（2フィート11インチ）にとどまるとみられ、これは氷床全体に含まれる53.3メートル（175フィート）のわずかな一部に過ぎません。約3°C（5.4°F）では、ウィルクス盆地やオーロラ盆地などの脆弱な地域が約2,000年かけて崩壊する可能性があり、海面は6.4メートル（21フィート0インチ）上昇します。氷床全体が失われるには、5°C（9.0°F）～10°C（18°F）の範囲の地球温暖化と、最低でも10,000年が必要です。
地理
南極の氷床は、約1400万平方キロメートル（540万平方マイル）の面積を覆い、2650万立方キロメートル（640万立方マイル）の氷を含んでいます。[6] 1立方キロメートルの氷の重さは約0.92ギガトンなので、氷床の重さは約2438万ギガトンです。この氷は、地球上の淡水の約61％に相当します。[7] 現在地球上に存在する唯一の他の氷床は、北極のグリーンランド氷床です。[8]
南極の氷床は南極横断山脈によって東南極氷床(EAIS) とより小さな西南極氷床(WAIS)と呼ばれる2つの不均等なセクションに分割されています。一部の氷河学者は、比較的小さな南極半島(これも西南極にあります)を覆う氷を南極で3番目の氷床であると考えています。 [9] [10] : 2234 その理由の1つは、その流域がWAISとは非常に異なるためです。[5]これらの氷床の平均厚さは合計で約2キロメートル (1.2マイル) です。[3]南極横断山脈も大部分が氷で覆われており、現在氷のないのは一部の山頂とマクマード乾燥谷のみです。一部の沿岸地域では、氷で覆われていない岩盤が露出しています。 [11]後期新生代氷河期には、これらの地域の多くも氷で覆われていました。[12] [13]
EAISは大きな陸地の上にあるが、WAISの底は場所によっては海面下2,500メートル（8,200フィート）以上ある。氷床がなければ海底になる。WAISは海洋氷床に分類されており、その底は海面下にあり、その端は浮氷棚に流れ込んでいる。 [7] [14] WAISはロス棚氷、フィルヒナー・ロンネ棚氷、そしてアムンゼン海に流れ込む流出氷河に囲まれている。[15]スワイツ氷河とパインアイランド氷河は最も重要な流出氷河である。[16]
氷床上の温暖化
南極大陸は地球上で最も寒く、最も乾燥した大陸であり、平均標高が最も高い。[19]南極大陸が乾燥しているということは、空気に水蒸気がほとんど含まれず、熱伝導が悪いことを意味する。 [18] 大陸を取り囲む南極海は、他のどの海よりもはるかに効率的に熱を吸収する。[20]一年中広範囲に存在する海氷はアルベド（反射率）が高く、氷床自身の明るく白い表面のアルベドをさらに高める。[19]南極大陸の寒さは、毎年冬に気温の逆転が起こる地球上で唯一の場所であることを意味する。 [19]地球上の他の場所では、大気は地表付近で最も暖かく、標高が高くなるにつれて冷たくなる。南極の冬の間、南極大陸中央部の表面は大気の中間層よりも冷たくなる。[18]これは、温室効果ガスが中層大気に熱を閉じ込め、下層大気から上層大気への熱の流れを妨げるのではなく、地表や宇宙への熱の流れを減らすことを意味します。この効果は南極の冬の終わりまで続きます。[18] [19]初期の気候モデルでは、南極の気温の傾向は他の地域よりもゆっくりと微妙に現れると予測されていました。[21]
大陸全土には常設の気象観測所が20か所未満しかなく、大陸内陸部には2か所しかなかった。自動気象観測所は比較的遅れて設置され、その観測記録は20世紀の大半にわたって短かった。衛星による気温測定は1981年に始まり、通常は雲のない条件に限られている。そのため、大陸全体を表すデータセットが登場し始めたのは20世紀の終わりになってからだった。[22]例外は南極半島で、温暖化が顕著で十分に文書化されていた。 [23]最終的に、20世紀半ば以降に3℃（5.4℉）温暖化したことが判明した。[24]この限られたデータに基づいて、2000年代初頭に発表されたいくつかの論文では、半島外の南極大陸は全体的に寒冷化していると述べられていた。[25] [26]
ピーター・ドランが率いた2002年の分析は、1966年から2000年の間に温暖化よりも寒冷化が強かったことを示し、東南極のマクマードドライバレーでは10年ごとに0.7℃の寒冷化が見られたと報告したことで、メディアで広く取り上げられた。 [28]この局所的な傾向は、その後のマクマードでの研究で確認された。[29]複数のジャーナリストは、この研究結果は地球温暖化と「矛盾している」と述べたが、[30] [31] [32] [33] [34] [35]論文ではデータが限られていると指摘され、大陸の42%以上で温暖化が見られたと報告されている。[28] [36] [37]南極冷却論争として知られるようになったものは、2004年にマイケル・クライトンが小説『恐怖の国家』を執筆したときにさらに注目を集めました。この小説では、気候科学者の間で地球温暖化をでっち上げる陰謀があり、ドランの研究は半島以外の南極では温暖化が起こっていないことを決定的に証明していると述べていました。[ 38]当時、この本に反応した科学者は比較的少数でしたが、 [39] 2006年の米国上院の公聴会では、気候変動否定論を支持する意見として言及されました。 [40]ピーター・ドランはニューヨークタイムズ紙に声明を発表し、自分の研究の誤解を非難しました。[36]英国南極調査局とNASAも公聴会後に気候科学の強さを確認する声明を発表しました。[41] [42]
2009年までに、研究者たちは過去の気象観測所のデータと衛星測定を組み合わせて、1957年まで遡る一貫した気温記録を作成することができました。この記録では、1957年以降、南極大陸全体で10年あたり0.05℃以上の温暖化が示され、東南極の寒冷化は西南極で10年あたり少なくとも0.176±0.06℃の平均気温上昇によって相殺されました。[27] [43]その後の研究では、20世紀に西南極で明らかな温暖化が確認されましたが、唯一の不確実性はその規模でした。[44] 2012年から2013年にかけて、WAISディバイド氷床コアとバード基地の改訂された気温記録に基づく推定では、西南極では1958年以降2.4℃（4.3℉）、10年あたり約0.46℃（0.83℉）というはるかに大きな温暖化が示唆されたが、[45] [46] [47] [48]これについては不確実性もあった。[49] 2022年の研究では、1959年から2000年までの西南極氷床中央部の温暖化を10年あたり0.31℃（0.56℉）に絞り込み、人間の活動による温室効果ガス濃度の増加が原因であると結論付けた。[50]
2000年から2020年の間に、十年規模太平洋振動（IPO）や南極環状モード（SAM）などの大気循環パターンの局所的な変化により、西南極の温暖化は鈍化または部分的に逆転し、南極半島は2002年から寒冷化を経験しました。[52] [53] [54]
これらのパターンの変動は自然なことですが、オゾン層の破壊により、SAMは過去600年間の観測期間よりも強くなりました。研究では、 2002年からモントリオール議定書に従ってオゾン層が回復し始めるとSAMが逆転すると予測されていましたが、[55] [56] [57]、これらの変化は彼らの予測と一致しています。[58]これらのパターンが逆転するにつれて、東南極の内部は20年間で明らかに温暖化しました。[51] [59]特に、南極は1990年から2020年の間に10年あたり0.61 ± 0.34 °C温暖化しており、これは世界平均の3倍です。[60] [61]南極全体の温暖化傾向は2000年以降も続き、2020年2月には南極大陸の最高気温が18.3℃を記録した。これは2015年3月の17.5℃というこれまでの記録を1℃上回るものである。[62]
モデルは、 RCP8.5と呼ばれる 最も激しい気候変動シナリオでは、南極の気温が2100年までに平均4℃（7.2℉）上昇すると予測しています。この上昇に伴い、降水量は30％増加し、海氷は30％減少します。[63] RCPは2000年代後半に開発され、2020年代初頭の研究では、RCP8.5は最悪のシナリオとパリ協定の目標の間に位置するRCP 4.5などのより中程度のシナリオよりもはるかに可能性が低いと考えられています[64]。[65] [66]氷の減少と蓄積
近い将来の海面上昇
2100年までに、南極大陸の純氷損失により、世界の海面上昇が約11cm（4.3インチ）上昇すると予想されています。[70] : 1270 他のプロセスにより、西南極大陸が海面上昇にさらに寄与する可能性があります。海洋氷床不安定性は、氷床がそのような流れを押しのけるほど重くなくなったときに、海底と氷床の基部の間に暖かい水流が入り込む可能性がある状態です。 [72]海洋氷崖不安定性により、高さ100メートル（330フィート）を超える氷崖が、氷棚に支えられなくなると、自重で崩壊する可能性があります。このプロセスはこれまで観測されたことがなく、一部のモデルでのみ発生します。[73] 2100年までに、これらのプロセスにより、南極大陸による海面上昇は、低排出シナリオで41cm（16インチ）、高排出シナリオで57cm（22インチ）増加する可能性があります。[70] : 1270
科学者の中にはさらに高い推定値を示す者もいるが、南極の氷が溶けることの影響は大きく、より高い温暖化シナリオでは氷が溶ける可能性がはるかに高くなることに全員が同意しており、21世紀全体の海面上昇は2メートル（7フィート）以上に倍増する可能性がある。[74] [75] [76]ある研究によると、パリ協定が遵守され、地球温暖化が2℃（3.6°F）に抑えられた場合、南極の氷の損失は21世紀の残りの期間、2020年の速度で続くが、3℃（5.4°F）につながる軌道をたどると、南極の氷の損失は2060年以降加速し、2100年までに世界の海面が年間0.5cm（0.20インチ）上昇し始める。[77]南極の循環の弱まり
南極の氷の減少によっても、年間11,000～15,000億トンの割合で、淡水の融解水が生成されます。 [79] : 1240 この融解水は南極海に戻って混ざり、南極海の水がより淡水になります。[80]この南極海の淡水化により、層の成層化と安定化が促進され、[81] [79] : 1240 これが南極海の循環の長期的特性に最も大きな影響を及ぼします。[82]南極海のこれらの変化により、上層細胞の循環が加速し、主要な海流の流れが加速します。[83]一方、下層細胞の循環は、塩分濃度の高い南極の底層水に依存しているために遅くなります。2010年代の回復は限定的でしたが、すでに淡水化によって明らかに弱まっているようです。[84] [85] [86] [ 87] [79] : 1240 1970年代以降、上層セルは3～4スベルドラップ（Sv; 毎秒100万立方メートルの流量を表す）、つまり流量の50～60％増加し、下層セルは同様の量弱体化したが、その体積が大きいため、これらの変化は10～20％の弱体化を示している。[88] [89]
これらの影響は気候変動によって完全に引き起こされたわけではなく、太平洋十年規模振動の自然周期がいくらか役割を果たしているが、[90] [91]将来的には悪化する可能性が高い。2020年代初頭の時点で、気候モデルによる最良の限定的な信頼性の推定では、下層セルは引き続き弱まり、上層セルは21世紀中に約20％強化される可能性がある。[79]不確実性の主な理由は、南極の将来の氷の損失に関する確実性が限られていることと、2020年代初頭の時点で利用可能な最も先進的な世代であるCMIP6モデルでさえ、海洋の成層化の表現が貧弱で一貫性がないことである。 [92]ある研究では、最悪の気候変動シナリオでは、循環は2050年までにその強さの半分を失い、[82]その後さらに大きな損失が発生すると示唆されている。[93]
南極海循環は、温暖化と淡水化の増加に応じて単に弱まり続けるだけでなく、最終的には完全に崩壊し、元に戻すことが困難で、気候システムの転換点の一例となる可能性がある。これは、海洋温暖化と減少するグリーンランド氷床からの融解水の流れの影響を受ける大西洋南北循環（AMOC）の一部の予測に似ている。[94]しかし、南半球に住むのは世界人口の10％に過ぎず、南極海循環は歴史的にAMOCほど注目されてこなかった。一部の予備研究では、地球温暖化が1.7℃（3.1℉）から3℃（5.4℉）のレベルに達するとそのような崩壊が起こる可能性が高くなると示唆されているが、気候システムの他のほとんどの転換点の推定よりもはるかに確実性が低い。[95]たとえ近い将来に始まったとしても、循環の崩壊は2300年近くまで完了しない可能性が高い。[96]同様に、南半球の降水量の減少とそれに伴う北半球の降水量の増加、あるいは南極海の漁業の衰退と特定の海洋生態系の崩壊の可能性などの影響も、数世紀にわたって続くと予想されている。[93]
長期的な将来
海面は2100年以降も上昇を続けるが、その上昇率は大きく異なる可能性がある。気候変動に関する政府間パネル（SROCCおよびIPCC第6次評価報告書）の最新報告書によると、低排出シナリオでは、海面上昇の中央値は16cm（6.3インチ）、最大値は37cm（15インチ）となる。最高排出シナリオでは、海面上昇の中央値は1.46m（5フィート）、最小値は60cm（2フィート）、最大値は2.89m（9+1 ⁄ 2 フィート）。 [70]
より長い時間スケールでは、東南極氷床よりもはるかに小さく、海面下深くに埋まっている西南極氷床は非常に脆弱であると考えられている。西南極の氷がすべて溶けると、世界の海面上昇は4.3メートル（14フィート1インチ）増加する。[98]水と接触していない山岳氷床は、海面下にある氷床の大部分よりも脆弱性が低い。西南極氷床の崩壊は、約3.3メートル（10フィート10インチ）の海面上昇を引き起こすだろう。[99]この種の崩壊は、気温が21世紀初頭の気温と同程度だった125,000年前のエミアン期に発生したと思われるため、現在ではほぼ避けられないと考えられている。[100] [101] [102] [103] [104]アムンゼン海も温暖化が進んでいるようで、このまま温暖化が続けば氷床の崩壊は避けられないだろう。[105] [106]
西南極の氷の減少を逆転させる唯一の方法は、世界の気温を産業革命前の水準より1℃（1.8℉）、2020年の気温より2℃（3.6℉）下げることである。[107]他の研究者は、氷床の氷河を安定させるための気候工学的介入により、氷床の消失を数世紀遅らせ、環境に適応する時間を与えることができると述べた。これは不確実な提案であり、これまでに試みられた中で最も費用のかかるプロジェクトの1つとなるだろう。[108] [109]そうでなければ、西南極の氷床が消失するには推定2,000年かかる。西南極の氷が失われるには少なくとも500年、おそらく13,000年かかるだろう。[110] [111]氷床が失われると、氷床に覆われていた陸地の等圧反発により、その後1,000年間でさらに1メートル（3フィート3インチ）の海面上昇が起こると予想されます。[112]
地球温暖化がさらに高レベルに達した場合、EAISは2100年以降に起こる海面上昇においてますます大きな役割を果たすことになるだろう。気候変動に関する政府間パネル（SROCCおよびIPCC第6次評価報告書）の最新の報告書によると、人為的排出量が継続的に増加する最も激しい気候変動シナリオRCP8.5では、2300年までに南極だけで中央値1.46メートル（4フィート9インチ）（信頼区間60センチメートル（2.0フィート）～2.89メートル（9フィート6インチ））が失われ、WAISの浸食に加えてEAISからもいくらかの損失が発生することになる。この南極のみの海面上昇は、グリーンランド氷床と山岳氷河からの氷の損失、および海水の熱膨張に加えて起こるものである。 [114]温暖化が長期間にわたって高いレベルで継続した場合、東南極氷床は、最も多くの氷を含んでいるという理由だけで、最終的には海面上昇の主な要因となるだろう。[114] [115]
EAIS からの持続的な氷の損失は、海面下の脆弱な場所に位置するトッテン氷河やウィルクス盆地などの、いわゆる氷河下盆地の大幅な浸食から始まると考えられます。更新世の証拠によると、ウィルクス盆地は、エミアン期の 115,000 年から 129,000 年前の間に海面を 0.5 メートル (1 フィート 8 インチ) 上昇させるのに十分な氷を失い、海洋同位体ステージ 9 の318,000 年から 339,000 年前の間には約 0.9 メートル (2 フィート 11 インチ) 上昇させるのに十分な氷を失った可能性があります。[116]ウィルクス氷河盆地も他の氷河盆地も完全に失われたわけではないが、地球温暖化が3℃（5.4℉）に達すると消滅すると推定されている。考えられる温度範囲は2℃（3.6℉）から6℃（11℉）の間である。[115] [117]その後、氷河盆地は約2,000年かけて徐々に崩壊するが、その速度は500年ほど速い場合もあれば、10,000年ほど遅い場合もある。[115] [117]最終的に、氷河盆地の消失により、使用される氷床モデルに応じて、海面は1.4メートル（4フィート7インチ）から6.4メートル（21フィート0インチ）上昇することになる。新たに氷がなくなった陸地の等圧反発により、それぞれ8cm（3.1インチ）と57cm（1フィート10インチ）が追加されることになる。[118]
東南極氷床全体には、世界の海面を53.3メートル（175フィート）上昇させるのに十分な氷が含まれています。[119]完全に溶ける可能性もありますが、非常に高い温暖化と長い時間が必要になります。2022年にサイエンス誌に掲載された気候システムの転換点に関する広範な評価では、氷床が完全に溶けるには少なくとも1万年かかると結論付けられました。地球温暖化が約7.5°C（13.5°F）に達し、最小と最大の範囲が5°C（9.0°F）から10°C（18°F）に達した場合にのみ、氷床が完全に消失する可能性が最も高くなります。[115] [117]別の推定では、その体積の3分の2を溶かすには少なくとも6°C（11°F）が必要であると示唆されています。[120]
氷床全体が消失した場合、氷とアルベドのフィードバックの変化により、地球全体の気温は0.6℃（1.1℉）上昇し、地域全体の気温は約2℃（3.6℉）上昇する。氷床下盆地の消失のみでは、その面積が比較的限られているため、地球全体のアルベドへの影響は小さいため、地球全体の気温は0.05℃（0.090℉）しか上昇しない。[115] [117]地質時代における状況
南極の氷結は、6000万年前[121]から4550万年前[122]の後期暁新世または中期始新世に始まり、約3400万年前の始新世-漸新世絶滅イベント中に急増しました。当時のCO2レベルは約760 ppm [123]で、それ以前の数千ppmのレベルから減少していました。600 ppmを転換点とする二酸化炭素の減少は、南極の氷河作用を促す主な要因でした。[124]地球の軌道が冷涼な夏に有利だった期間、氷河作用は有利に働きましたが、酸素同位体比サイクルマーカーの変化は、ある程度の規模の氷河期を示している南極の氷床の成長だけでは説明できませんでした。[125]ドレーク海峡の開通も役割を果たした可能性がありますが[126]、変化のモデルはCO2レベルの低下がより重要であったことを示唆しています。[127]
西南極の氷床は、およそ500万年から300万年前の温暖な鮮新世初期にいくらか減少した。この時期にロス海が開いた。[128]しかし、陸上の東南極の氷床には大きな減少はなかった。[129]
参照
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すると、これは「地球」温暖化の考えと矛盾しているように見えますが、この結論に飛びつく前に注意が必要です。地球の平均気温の上昇は、普遍的な温暖化を意味するものではありません。動的影響 (風や海洋循環の変化) は、温室効果ガスによる放射強制力と同じくらい大きな影響を局所的に及ぼす可能性があります。特定の地域の気温変化は、実際には放射関連の変化 (温室効果ガス、エアロゾル、オゾンなどによる) と動的影響の組み合わせになります。風は熱をある場所から別の場所へ移動するだけなので、その影響は地球の平均では相殺される傾向があります。
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南緯90度 東経0度 / 南緯90度 東経0度 / -90; 0