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北極海の海氷の広がりと面積は、1979年に衛星観測が始まって以来、10年ごとに減少しています。グリーンランドの氷床は2012年に「大規模な融解イベント」を経験し、2019年と2021年に再発しました。2020年のシベリアの非常に異常な熱波の衛星画像。永久凍土の融解は、アラスカのこの沿岸地域のように、深刻な浸食を引き起こしています。
北極の気候変動により、この極地は2050年までに「大きく変わる」と予想されています。[1] : 2321 変化のスピードは「世界でも最も速い部類に入る」とされており、[1] : 2321 温暖化の速度は世界平均の3～4倍の速さです。[2] [3] [4] [5]この温暖化により、すでに北極海の海氷の大幅な減少、グリーンランドの氷床の急速な融解、永久凍土の融解が起こっています。[1] : 2321 [6]これらの進行中の変化は、数世紀、あるいは数千年にわたって不可逆的なものになると予想されています。[1] : 2321
北極の自然生物は大きな影響を受けている。ツンドラが温暖化すると、土壌はミミズや大型植物にとって住みやすい環境になり[7]、北方林は北に広がる。しかし、このため、他の地域よりも回復に時間がかかる山火事が発生しやすくなる。ビーバーもこの温暖化を利用して北極の川やダムに定着し、よどんだ水が増えることでメタンガスの排出が促進される。 [8]北極海では、水温の上昇と海氷による日陰の減少が植物プランクトンに恩恵をもたらし、海洋一次生産が大幅に増加した。[1] : 2326 [9]同時に、北極海は既に世界の他の海洋よりもアルカリ性が低いため、二酸化炭素濃度の上昇による海洋酸性化がより深刻になり、翼足動物などの一部の動物プランクトンが脅かされている。[1] : 2328
北極海は近い将来、おそらくは2050年までに、場合によっては2020年代後半または2030年代前半に、初の氷のない状態を経験すると予想されています。[10]これは過去70万年間で前例のないことです。[11] [12]北極の海氷は毎年冬になるといくらか再生しますが、温暖化が進むにつれて、そのような現象はますます頻繁に発生すると予想されています。これは、ホッキョクグマなど、海氷に依存する動物種に大きな影響を及ぼします。人間にとっては、海を越えた貿易ルートがより便利になります。しかし、複数の国が北極に数十億ドル相当のインフラを整備しており、その下にある永久凍土が溶けると、インフラが崩壊の危機に瀕しています。北極の先住民は、その氷の多い環境と長い関係を築いており、文化遺産の喪失に直面しています。
さらに、北極地域にとどまらない影響も数多くある。海氷の減少は北極の温暖化を促進するだけでなく、氷アルベドフィードバックを通じて地球全体の気温上昇にも寄与する。永久凍土の融解により、主要国と同程度の二酸化炭素とメタンの排出量が発生する。グリーンランドの融解は、地球全体の海面上昇の大きな要因である。温暖化がこれを超えるか、その程度であれば、推定1万年の間に氷床全体が失われ、地球全体の海面が上昇する大きなリスクがある。北極の温暖化はジェット気流の安定性に影響を及ぼす可能性があり、その結果、中緯度地域での異常気象が発生する可能性があるが、この仮説には「低い確信」しかない。
物理的環境への影響
温暖化
1995年から2005年は、少なくとも17世紀以降、北極圏で最も暖かい10年間であり、気温は1951年から1990年の平均より2℃（3.6℉）高かった。[13]アラスカとカナダ西部の気温はその期間中に3～4℃（5.40～7.20℉）上昇した。[14] 2013年の調査によると、この地域の気温は少なくとも44,000年前、おそらくは120,000年前以来、現在ほど高くはなかったことがわかっている。[15] [16] 2013年以降、北極圏の年間平均地表気温（SAT）は、1981年～2010年の平均より少なくとも1℃（1.8℉）高くなっている。
2016年1月から2月にかけて極端な異常があり、北極の気温は1981年から2010年よりも4〜5.8℃（7.2〜10.4℉）高かったと推定されています。 [17] 2020年、平均SATは1981年〜2010年の平均よりも1.9℃（3.4℉）高かったです。[18] 2020年6月20日、北極圏内で初めて気温が38℃、100℉を超えました。この地域でこのような天候が予想されたのは2100年になってからでした。3月、4月、5月の北極の平均気温は平年より10℃（18.0℉）高かったです。[19] [20] 2020年7月に発表された原因究明研究によると、人為的な温暖化がなければ、この熱波は8万年に一度しか発生しない可能性がある。これは、現時点で発見された気象現象と人為的な気候変動との最も強いつながりである。[21]
北極の増幅
雪と氷のアルベドフィードバックは、地域の気温に大きな影響を与えます。特に、氷と海氷の存在により、北極と南極は、それらがない場合よりも寒くなります。[ 22] その結果、最近の北極の海氷の減少は、北極増幅と呼ばれる現象で、1979年（北極の海氷の継続的な衛星測定が始まった年）以来、北極の温暖化が世界平均のほぼ4倍の速さで進んでいる主な要因の1つとなっています。 [ 23]
モデル研究によると、北極の強い増幅は、海氷の大幅な減少が発生した月にのみ発生し、シミュレーションされた氷の覆いが固定されている場合には大部分が消失することが示されている。[24]対照的に、南極の氷床の厚さにより海面から4km近く上昇する南極の氷の安定性は高く、この大陸は過去70年間に純温暖化をほとんど経験しておらず、そのほとんどは西南極に集中している。[25] [26] [27]南極の氷の減少と海面上昇への寄与は、むしろ南極海の温暖化によって圧倒的に引き起こされており、1970年から2017年の間にすべての海洋が吸収した総熱量の35〜43％を南極海が吸収した。[28]
氷-アルベドフィードバックも、地球の気温に小さいながらも顕著な影響を及ぼしている。1979年から2011年までの北極海の海氷減少は、1平方メートルあたり0.21ワット（W/m 2）の放射強制力を引き起こしたと推定されており、これは同時期のCO 2 [29]増加による放射強制力の4分の1に相当します。産業革命開始以降の温室効果ガス放射強制力の累積増加と比較すると、これは2019年の亜酸化窒素による放射強制力（0.21 W/m 2 ）の推定値、2019年のメタンによる放射強制力（0.54 W/m 2）のほぼ半分、および累積CO 2増加（2.16 W/m 2）の10％に相当します。[30] 1992年から2015年の間、この影響は南極大陸周辺の海氷の増加によって部分的に相殺され、10年あたり約0.06 W/m 2の冷却効果をもたらしました。しかし、南極の海氷はその後も減少し始めており、1992年から2018年までの海氷の変化による影響は、人為的な温室効果ガス排出量全体の10%に相当します。[31].jpg/500px-NORTH_POLE_Ice_(19626661335).jpg)
北極は歴史的に世界平均の2倍の速さで温暖化していると言われてきたが[33]、この推定は最近の加速を見逃した古い観測に基づいていた。2021年までに、北極は地球全体の3倍の速さで温暖化したことを示すのに十分なデータが得られ、1971年から2019年の間に3.1°C上昇したのに対し、同じ期間の世界全体の温暖化は1°Cであった。[34]さらに、この推定では北極を北緯60度より上のすべて、つまり北半球の3分の1と定義している。2021～2022年には、1979年以降、北極圏内（北緯66度より上）の温暖化は世界平均のほぼ4倍の速さであることが判明した。[35] [36]北極圏内では、バレンツ海地域でさらに大きな北極増幅が起こっており、西スピッツベルゲン海流周辺のホットスポットでは、その経路にある気象観測所は、世界平均よりも最大7倍速い10年間の温暖化を記録しています。[37] [38]これにより、北極海の他の海氷とは異なり、バレンツ海の氷は1.5度の地球温暖化でも永久に消失する可能性があるという懸念が高まっています。[39] [40]
北極の増幅の加速は直線的ではなかった。2022年の分析では、2段階の急激な加速があり、前者は1986年頃、後者は2000年以降に起こったことが判明した。[41]最初の加速は、この地域での人為的放射強制力の増加に起因しており、これはおそらく、酸性雨に対抗するために1980年代にヨーロッパで成層圏の硫黄エアロゾル汚染が削減されたことと関連している。硫酸エアロゾルには冷却効果があるため、その不在により北極の気温が最大0.5℃上昇した可能性がある。[42] [43] 2回目の加速の原因は不明であり、[34]どの気候モデルにも現れなかったのはこのためである。これは、北極の気温と大西洋数十年規模振動（AMO）との関連性が示唆されているように、数十年にわたる自然変動の一例である可能性が高く、[44]その場合、将来的には逆転することが期待されます。しかし、北極の増幅の最初の増加でさえ、現在のCMIP6モデルのほんの一部でしか正確にシミュレートされていませんでした。[41]降水量
気候変動の影響として観測されているのは、北極圏での雷の数の大幅な増加です。雷は山火事のリスクを高めます。[45]一部の研究では、世界的に産業革命以前の水準より1.5℃（2.7℉）以上温暖化すると、北極圏での降水の種類が夏と秋に雪から雨に変わる可能性があることが示唆されています。[46]
氷圏の喪失
海氷
北極圏の海氷は、気候変動により、ここ数十年で面積と体積が減少している。冬に再凍結するよりも、夏に溶ける量の方が多くなっている。温室効果ガスの影響による地球温暖化が、北極の海氷減少の原因である。北極の海氷の減少は、21世紀初頭から加速しており、10年ごとに4.7％の減少率となっている（最初の衛星記録以来、50％以上減少している）。[48] [49] [50]夏季の海氷は、21世紀中に存在しなくなる可能性が高い。[51]
この地域は、少なくとも過去4,000年で最も暖かい状態にある。[52]さらに、北極全体の融解シーズンは、遅い秋の結氷によって特徴付けられ、10年に5日の割合で長くなった（1979年から2013年）。[53] IPCC第6次評価報告書（2021年）は、北極の海氷面積は、2050年までに少なくともいくつかの9月に100万km 2を下回る可能性があると述べた。 [54] ：1249 2020年9月、米国立雪氷データセンターは、2020年の北極の海氷は374万km 2まで溶けたと報告した。これは、記録が始まった1979年以降で2番目に小さい面積である。[55]地球は1994年から2017年の間に28兆トンの氷を失い、そのうち7.6兆トンが北極の海氷によるものである。 1990年代以降、氷の減少率は57%増加した。[56]グリーンランド氷床
グリーンランド氷床は、世界で2番目に大きな氷床である。平均厚さは1.67 km (1.0 mi)、最大厚さは3 km (1.9 mi)を超える。 [57]南北方向に約2,900 km (1,800 mi) の長さがあり、北端近くの北緯77度で最大幅は1,100 km (680 mi) である。[58]氷床は1,710,000平方キロメートル (660,000 sq mi) を覆っており、これはグリーンランドの表面積の約80%、または南極氷床の面積の約12%に相当する。[57]「グリーンランド氷床」という用語は、科学文献ではGISまたはGrISと短縮されることが多い。[59] [60] [61] [62]
グリーンランドには少なくとも1800万年前から大きな氷河と氷冠が存在してきましたが、 [63]約260万年前に初めて単一の氷床が島の大部分を覆いました。[64]それ以来、氷床は拡大し[65] [66]大幅に縮小しました。[67] [68] [69]グリーンランドで最も古い氷は約100万年前のものです。[70]人為的な温室効果ガスの排出により、氷床は現在、過去1000年間で最も暖かくなっており[71]、少なくとも過去12,000年間で最も速い速度で氷が失われています。[72]
毎年夏になると、表面の一部が溶け、氷の崖が海に崩れ落ちる。通常、氷床は冬の降雪によって補充されるが[60] 、地球温暖化により、氷床は1850年以前よりも2～5倍速く溶けており[73] 、1996年以降は降雪が追いついていない。[74]パリ協定の目標である気温上昇を2℃（3.6℉）未満に抑えるという目標が達成されたとしても、グリーンランドの氷が溶けるだけで、約6cm（2）の氷が溶けることになる。+1 ⁄ 2 インチ) の海面上昇を引き起こすと予測されています。排出量が削減されなければ、2100 年までに氷の融解によって約 13 cm (5 インチ) 上昇し、 [75] : 1302 最悪のケースでは約 33 cm (13 インチ) 上昇します。 [76]比較すると、1972 年以降、これまでのところ氷の融解は1.4 cm ( 1 ⁄ 2 インチ) の上昇をもたらしており、 [77]すべての原因による海面上昇は 1901 年から 2018 年の間に 15～25 cm (6～10 インチ) でした。 [78] : 5生物環境
北極の植物への影響
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気候変動は北極の植物相に強い影響を及ぼすと予想されており、その一部はすでに観測されている。[79] NASAとNOAAは、中解像度撮像分光放射計（MODIS）や先進超高解像度放射計（AVHRR）などの衛星機器を使用して、北極の植生を継続的に監視している。 [80]これらのデータにより、科学者はいわゆる「北極の緑化」と「北極の褐色化」を計算することができる。[81] 1985年から2016年まで、ツンドラでサンプルを採取したすべての場所の37.3％で緑化が発生しているのに対し、褐色化は4.7％の場所でのみ観察された。これは、残りの場所での温暖化と湿潤とは対照的に、まだ冷却と乾燥を経験している場所である。[82]
北極圏の植生の拡大は、植生の種類によって同じではありません。主な傾向として、以前はコケや地衣類が優勢だった地域を低木タイプの植物が占領するようになりました。この変化は、ツンドラバイオームが現在、地球上の陸上バイオームの中で最も急速な変化を経験していると考えられる理由となっています。 [83] [84]コケや地衣類への直接的な影響は、種レベルでの研究が非常に少ないため不明ですが、気候変動により変動が大きくなり、極端な現象が頻繁に発生する可能性が高くなります。[85]低木の分布範囲とバイオマスが増加する可能性がある一方で、温暖化によりモスカンピオンなどのクッション植物が減少する可能性もあります。クッション植物は栄養段階全体で促進種として機能し、いくつかの環境で重要な生態学的地位を占めているため、これらの生態系に連鎖的な影響が生じ、生態系の機能と構造に深刻な影響を与える可能性があります。[86]
これらの低木の拡大は、アルベド効果など、他の重要な生態学的ダイナミクスにも大きな影響を及ぼす可能性があります。[87]これらの低木は、冬のツンドラの表面を、乱されていない均一な雪から、突出した枝が積雪を乱す混合表面へと変えます。[88]このタイプの積雪はアルベド効果が低く、最大55％減少し、地域および地球規模の気候温暖化に対する正のフィードバックループに寄与します。[88]このアルベド効果の低下は、植物によって吸収される放射線の量が増えることを意味し、したがって表面温度が上昇し、現在の地表と大気間のエネルギー交換が乱され、永久凍土の熱レジームに影響を及ぼす可能性があります。[88]炭素循環もこれらの植生の変化の影響を受けており、ツンドラの一部で低木被覆が増えると、炭素循環の点では北方林に似た動作をします。[89]気温の上昇により永久凍土の融解と炭素放出が増加するだけでなく、成長した植物からの炭素の吸収も増加するため、炭素循環が加速しています。[89]このバランスがどちらの方向に進むかは定かではありませんが、研究により、最終的には大気中のCO2の増加につながる可能性が高いことがわかりました。[89]
しかし、北方林、特に北米の北方林は温暖化に対して異なる反応を示した。多くの北方林は緑化したが、その傾向は北極圏のツンドラほど強くはなく、主に低木の拡大と成長の増加が特徴であった。[90]北米では、研究期間中に実際に一部の北方林が褐色化を経験した。干ばつ、森林火災の増加、動物の行動、産業汚染、その他多くの要因が褐色化に寄与した可能性がある。[81]
陸生動物への影響
北極の温暖化は、ホッキョクギツネやホッキョクトナカイなど北極に生息する在来哺乳類の採餌・繁殖生態に悪影響を及ぼしている。[91] 2019年7月、気候変動による降水量減少が原因と思われる200頭のスヴァールバルトナカイが餓死しているのが発見された。 [92]これは、この種の長期的な減少におけるほんの一例に過ぎない。[1] : 2327 米国地質調査所の研究によると、北極の海氷が縮小すると、最終的にはアラスカからホッキョクグマが絶滅するが、カナダ北極諸島とグリーンランド北部の沖合に生息地の一部が残ると予想されている。 [93] [94]
純粋な北極の気候が徐々に亜北極の気候に取って代わられるにつれ、その条件に適応した動物が北に広がった。[1] : 2325 たとえば、ビーバーは北極地域に積極的に定着しており、ダムを作る際にかつて永久凍土であった地域を水没させ、凍土の融解とメタン放出に寄与している。[8]これらの定着種は在来種を完全に置き換える可能性があり、ハイイログマとホッキョクグマの雑種の場合のように、南方の近縁種と交雑することもある。これは通常、ホッキョクグマ属の遺伝的多様性を減少させる効果をもたらす。ブルセラ症やホッキョクグマジステンパーウイルスなどの感染症は、以前は寒さによって、または海洋哺乳類の場合は海氷によって隔てられていた個体群に広がる可能性がある。[95]
海洋生態系
海氷の減少により、植物プランクトンに届く太陽光の量が増え、1998年から2020年の間に北極圏の年間海洋一次生産量は30％以上増加しました。 [1] : 2327 その結果、この期間に北極海はより強力な炭素吸収源となりました。 [96]しかし、北極海は海洋全体の炭素吸収源のわずか5％から14％を占めるに過ぎませんが、将来的にはより大きな役割を果たすことが期待されています。[97] 2100年までに、北極海の植物プランクトンバイオマスは、低排出シナリオでは2000年と比較して約20％、高排出シナリオでは30〜40％増加すると一般的に予想されています。[1] : 2329
大西洋タラは海水温の上昇により北極のより深いところまで移動できるようになったが、一方でホッキョクダラや地元の海洋哺乳類は生息地を失っている。[1] : 2327 多くのカイアシ類の種は減少しているようで、それによってスケトウダラやヤブカレイなど、それらの魚を捕食する魚の数も減る可能性が高い。[1] : 2327 これは北極の海岸鳥にも影響を及ぼしている。例えば、アラスカでは2016年に約9000羽のツノメドリやその他の海岸鳥が餓死したが、これは北へ移動した魚が多すぎるためである。[98]海岸鳥は観測された温暖化により巣作りの成功率も高まっているようだが、[99]この恩恵は海岸鳥と他の種のライフサイクルの季節的不一致によって相殺されて余りある可能性がある。 [100]ワモンアザラシやセイウチなどの海洋哺乳類も温暖化による悪影響を受けている。[91] [101]
北極からの温室効果ガス排出
2024年には、北極圏は気候変動の影響、主に気温上昇と山火事により炭素吸収源から炭素排出源へと変化している。[102]
永久凍土の融解
永久凍土は、北極圏の水文学的システムと生態系の重要な構成要素である。[103]北半球では、陸上の永久凍土領域は約1800万km2を占める。 [ 104]この永久凍土地域における土壌有機炭素（SOC）の総量は1,460～1,600 Pg（1 Pg = 10億トン）と推定されており、これは現在大気中に含まれる炭素量の2倍に相当します。[105] [106]
近年の温暖化により永久凍土の融解の影響を受ける活動層が深くなるにつれ、以前貯蔵されていた炭素が生物起源のプロセスにさらされ、二酸化炭素やメタンとして大気中に放出されやすくなる。[107]永久凍土の融解による炭素排出は、融解を促進する温暖化に寄与するため、気候変動の正のフィードバックのよく知られた例である。[108]永久凍土の融解は、局所的な閾値の発現とその実質的な不可逆性により、気候システムの主要な転換点の1つに含まれることがある。 [109]しかし、局所的または地域的な規模で適用される自己永続的なプロセスがある一方で、全体として永久凍土の融解は温暖化とともに緩やかであるため、それが地球規模の転換点の厳密な定義を満たすかどうかについては議論がある。[110]
北半球周極地域では、永久凍土には数千年かけて蓄積された14000億～16500億トンの純炭素に相当する有機物が含まれている。この量は、すべての土壌に含まれる有機物のほぼ半分に相当し[111] [107] 、大気中の炭素含有量の約2倍、または産業革命の開始から2011年までの人類による炭素排出量の約4倍に相当します。[112]さらに、この炭素の大部分（約1兆350億トン）は、地表から3メートル（9.8フィート）以下の深さにある、近地表永久凍土と定義される場所に貯蔵されています。[111] [107]しかし、この貯蔵炭素のほんの一部だけが大気中に放出されると予想されています。[113]一般的に、地表から3メートル下にある永久凍土の体積は、地球温暖化が1℃（1.8℉）進むごとに約25％減少すると予想されているが、[114] : 1283、21 世紀末までに4℃（7.2℉）以上の地球温暖化を伴うRCP8.5シナリオ下でも、 [115]永久凍土の炭素の約5％から15％が「数十年から数世紀にわたって」失われると予想されている。[107]
全体として、永久凍土の融解による累積的な温室効果ガス排出量は累積的な人為的排出量よりも少なくなると予想されますが、世界規模では依然として相当な量であり、一部の専門家はそれを森林伐採による排出量に例えています。[107] IPCC第6次評価報告書は、永久凍土から放出される二酸化炭素とメタンは、1℃（1.8℉）の温暖化につき140億〜1750億トンの二酸化炭素に相当すると推定しています。[114] : 1237 比較のために、2019年までに、二酸化炭素の年間人為的排出量だけで約400億トンに達しました。 [ 114] : 1237 2022年に発表された主要なレビューでは、2℃（3.6℉）の温暖化を防ぐという目標が実現した場合、21世紀を通じての永久凍土の平均年間排出量は、2019年のロシアの年間排出量に相当すると結論付けています。 RCP4.5シナリオでは、現在の軌道に近いと考えられており、温暖化が3℃（5.4℉）をわずかに下回ると、永久凍土からの年間排出量は西ヨーロッパや米国の2019年の排出量に匹敵するが、地球温暖化が進み、永久凍土のフィードバック反応が最悪のシナリオでは、中国の2019年の排出量に近づくことになる。[107]
温暖化という観点からその影響を直接的に説明しようとした研究は少ない。 2018年の論文では、地球温暖化が2℃（3.6℉）に抑えられれば、永久凍土の緩やかな融解により2100年までに世界の気温が約0.09℃（0.16℉）上昇すると推定されている[116]。一方、2022年のレビューでは、地球温暖化が1℃（1.8℉）上昇するごとに、2100年と2300年までに急激な融解により0.04℃（0.072℉）と0.11℃（0.20℉）上昇すると結論付けられている。地球温暖化が約4℃（7.2℉）になると、永久凍土地域の急激な（約50年）かつ広範囲にわたる崩壊が発生し、0.2～0.4℃（0.36～0.72℉）の追加的な温暖化が生じる可能性がある。[109] [117]ブラックカーボン
ブラックカーボン堆積物（北極海運の重質燃料油（HFO）の燃焼による）は、大気中の太陽放射を吸収し、雪や氷に堆積するとアルベドを大幅に低下させ、雪や海氷の融解の影響を加速します。[119] 2013年の研究では、石油採掘現場でのガス燃焼が北極に堆積したブラックカーボンの40％以上を占めていると定量化されました。 [120] [121] 2019年の研究では、北極表面のブラックカーボンの大部分（56％）はロシアからの排出であり、次いでヨーロッパの排出であり、アジアも大きな発生源であるとされています。[122] [119] 2015年の研究では、2050年までにブラックカーボン排出量と短寿命の温室効果ガスを約60％削減すると、北極を最大0.2℃冷却できると示唆されました。[123]しかし、2019年の研究では、「ブラックカーボン排出量は、特に漁船による海運活動の増加により継続的に増加する」と指摘されています。[124]
北極圏での山火事の件数が増加している。2020年、北極の山火事による二酸化炭素排出量は過去最高を記録し、2億4400万トンに達した。[125] これは泥炭地の燃焼によるもので、泥炭地は主に北極の緯度に生息する水浸しの植物の蓄積から生じる炭素を豊富に含む土壌である。[125]これらの泥炭地は気温の上昇に伴って燃えやすくなっているが、泥炭地自体の燃焼と二酸化炭素の放出が、正のフィードバックループで自らの燃焼の可能性を高めている。[125] 「ブラウンカーボン」と定義される山火事の煙も北極の温暖化を加速させ、その温暖化効果はブラックカーボンの約30％である。温暖化とともに山火事が増えるため、正のフィードバックループが形成される。[126]
メタンクラスレート鉱床
2018年、気候システムの転換点
に焦点を当てた展望記事では、メタンハイドレートによる気候変動への影響は今世紀末までに「無視できるほど小さい」ものになるが、千年スケールでは0.4～0.5℃（0.72～0.90℉）に達する可能性があると示唆した。[129] 2021年、IPCC第6次評価報告書では、メタンハイドレートは潜在的な転換点のリストに含まれなくなり、「クラスレートからのCH4排出が今後数世紀にわたって気候システムを大幅に温暖化させる可能性は非常に低い」と述べている。[130]この報告書では、2014年7月からロシアのシベリアにあるヤマル半島で発見されたガス放出クレーターと陸上のハイドレート堆積物との関連も指摘されているが、 [131]陸上のガスハイドレートは主に200メートル以下の深さで形成されるため、今後数世紀以内に大きな反応が起こる可能性は低いと指摘している。[130]同様に、2022年の転換点評価では、メタンハイドレートを転換点ではなく「閾値のないフィードバック」と表現している。[132] [133]
世界の他の地域への影響
海洋循環について
大西洋南北循環（AMOC）は、大西洋の主要な海流システムです。[134] : 2238 これは地球の海洋循環システムの構成要素であり、気候システムにおいて重要な役割を果たしています。AMOCには、天候、温度、塩分濃度の変化によって引き起こされる表面と深海の大西洋海流が含まれます。これらの海流は、主要な海流の流れを含む地球全体の熱塩循環の半分を構成し、残りの半分は南極海循環です。[135]
AMOC は常に存在していたわけではない。地球の歴史の大部分において、北半球の循環は北太平洋で起こっていた。古気候の証拠によると、循環が太平洋から大西洋に移行したのは、3400 万年前の始新世から漸新世への移行期で、北極と大西洋のゲートウェイが閉じたときだった。[136]この閉鎖により、熱塩循環の構造が根本的に変化した。一部の研究者は、気候変動により最終的にこの変化が逆転し、AMOC が停止した後に太平洋循環が再構築される可能性があると示唆している。[137] [138]気候変動は、地球のエネルギー不均衡の結果として表層水を温暖化し、主にグリーンランドの氷が溶けて大量の淡水が加わり、北大西洋の降水量が増えることで表層水の塩分濃度を低下させることで、AMOC に影響を与える。これらの原因は両方とも、表層と深層の間の差を拡大し、循環を駆動する湧昇と沈降をより困難にする。[139]
AMOCの深刻な弱体化は循環の崩壊につながる可能性があり、これは容易には回復できず、気候システムの転換点の1つとなる。[140]崩壊により、ヨーロッパの平均気温と降雨量が大幅に低下する。[141] [142]また、異常気象の頻度が上昇し、その他の深刻な影響が出る可能性がある。[143] [144]
2021年、IPCC第6次評価報告書は再び、AMOCが21世紀中に減少する可能性が「非常に高い」と述べ、温暖化が逆転すれば、AMOCの変化は数世紀以内に元に戻るだろうという「高い確信」があるとした。 [145] : 19 第5次評価報告書とは異なり、AMOCが21世紀末までに崩壊を回避することについては「高い確信」ではなく「中程度の確信」しか持たなかった。この確信の低下は、一般循環モデル内の循環安定性バイアスに注目するいくつかのレビュー研究、[146] [147]およびAMOCが大規模モデルが示唆するよりも急激な変化に対して脆弱である可能性があることを示唆する簡略化された海洋モデリング研究の影響を受けた可能性が高い。[148]
IPCC第6次評価報告書の総合報告書は、科学的コンセンサスを次のようにまとめている。「大西洋南北循環は、検討されたすべてのシナリオにおいて21世紀中に弱まる可能性が非常に高い（高い信頼性）が、2100年より前に突然の崩壊は予想されていない（中程度の信頼性）。このような低確率のイベントが発生した場合、熱帯雨林の南方移動など、地域の気象パターンと水循環の急激な変化を引き起こし、生態系と人間の活動に大きな影響を及ぼす可能性が非常に高い。」[149]中緯度の天候について
2000年代初頭以来、気候モデルは一貫して、地球温暖化によりジェット気流が徐々に極地に向かうと特定してきた。2008年には、観測証拠によってこれが確認され、1979年から2001年にかけて北半球のジェット気流は年間平均2.01キロメートル（1.25マイル）の速度で北に移動し、南半球のジェット気流にも同様の傾向が見られた。[150] [151]気候科学者は、地球温暖化の結果、ジェット気流も徐々に弱まると仮説を立てている。北極の海氷の減少、積雪の減少、蒸発散パターン、その他の気象異常などの傾向により、北極は地球の他の地域よりも急速に温暖化しており、これは北極増幅として知られている。 2021～2022年には、1979年以降、北極圏内の温暖化は世界平均のほぼ4倍の速さで進んでおり、[152] [153]バレンツ海地域の一部のホットスポットは世界平均の7倍の速さで温暖化したことが判明しました。[154] [155]北極は現在でも地球上で最も寒い場所の1つですが、この増幅の結果として、北極と地球のより暖かい地域との間の温度勾配は、地球温暖化の10年ごとに減少し続けます。 この勾配がジェット気流に強い影響を与える場合、ジェット気流は最終的に弱まり、その進路がより変動し、極渦からのより多くの冷気が中緯度に漏れ、ロスビー波の進行が遅くなり、より持続的で極端な気象につながります。[156]
上記の仮説は、ジェニファー・フランシスと密接に関連しており、フランシスは2012年にスティーブン・J・ヴァヴラスと共著した論文で初めてこの仮説を提唱しました。[156]一部の古気候再構築では、1997年の温暖化期間中に極渦がより変動しやすくなり、より不安定な天候を引き起こすことが示唆されていますが、[157]これは気候モデルによって否定され、2010年のPMIP2シミュレーションでは、最終氷期極大期には北極振動（AO）がはるかに弱く、より負であったことが判明し、温暖な時期には正の位相のAOが強くなり、極渦の空気の漏れが少なくなることを示唆しています。[158]しかし、2012年にJournal of the Atmospheric Sciences誌に掲載されたレビューでは、「21世紀を通じて渦の平均状態に大きな変化があり、その結果、渦は弱くなり、乱れが増した」と指摘されている。 [159]これはモデリング結果とは矛盾しているが、フランシス・ヴァヴラス仮説には合致している。さらに、2013年の研究では、当時のCMIP5は冬のブロッキング傾向を大幅に過小評価する傾向があると指摘されており、[160] 2012年のその他の研究では、北極の海氷の減少と中緯度の冬の大雪との関連が示唆されていた。[161]
しかし、特定の観測は短期的な観測とみなされるため、結論にはかなりの不確実性がある。気候学の観測では、さまざまな形態の自然変動と気候の傾向を明確に区別するのに数十年かかる。[162]この点は、2013年[163]および2017年のレビューで強調された。 [164] 2014年の研究では、北極の増幅により、ここ数十年で北半球の寒冷期の気温変動が大幅に減少したと結論付けられました。今日では、秋と冬に冷たい北極の空気がより急速に温暖な低緯度に侵入しており、この傾向は夏を除いて今後も続くと予測されているため、冬にさらに寒冷な極寒がもたらされるかどうかは疑問です。[165] 2019年に行われた、世界中の35,182の気象観測所から収集されたデータセットの分析では、記録が50年以上続く9,116の観測所を含む、1980年代以降、北半球中緯度の寒波が急激に減少していることがわかりました。[166]
さらに、2010年代に収集され、2020年に発表されたさまざまな長期観測データは、2010年代初頭からの北極増幅の激化が中緯度の大気パターンの大きな変化とは関連していないことを示唆している。[167] [168] PAMIP（極域増幅モデル相互比較プロジェクト）の最先端のモデリング研究は、2010年のPMIP2の調査結果を改善した。海氷の減少はジェット気流を弱め、大気のブロックの可能性を高めるが、その関連性は非常に小さく、年次変動に比べると通常は重要ではないことがわかった。[169] [170] 2022年の追跡調査では、PAMIPの平均は海氷の減少による弱体化を1.2～3倍過小評価していた可能性が高いが、修正された関連性でさえもジェット気流の自然変動のわずか10％に過ぎないことが判明した。[171]人々への影響
領土主張
地球温暖化により極地の氷が縮小しているという証拠が増えており、主権の保護に加えて資源開発や新たな航路を確立することを目指して、いくつかの国が北極の領有権を主張する緊急性が高まっている。[172]
氷の面積が年々減少するにつれ、北極圏諸国（ロシア、カナダ、フィンランド、アイスランド、ノルウェー、スウェーデン、米国、グリーンランドを代表するデンマーク）は、潜在的な新たな航路や石油・ガス埋蔵量へのアクセスを確保するために地政学的な舞台で動きを見せており、地域全体で領有権主張が重複する事態となっている。[173]
国家間の海洋境界に関しては、内水、領海、特に排他的経済水域（EEZ）に対する重複した主張が国家間の摩擦を引き起こす可能性があるという点で、活発な動きが見られる。現在、公式の海洋境界線の間には、主張されていない国際水域の三角形が横たわっており、それが国際紛争の中心点となっている。[173]
この未請求の土地は、国連海洋法条約に請求を提出することで取得できる可能性があり、これらの請求は、大陸棚が現在の海洋境界を越えて国際水域にまで広がっているという地質学的証拠に基づくことができます。[173]
重複する主張の中には、国際機関による解決を待っているものもある。例えば、北極を含む大部分はデンマークとロシアの両国が領有権を主張しているが、一部はカナダも争っている。[173]もう1つの例は北西航路で、世界的には国際水域として認められているが、厳密にはカナダの領海である。[173]このため、カナダは環境上の理由から通航できる船舶の数を制限したいと考えているが、米国はそうする権限がないとして船舶の無制限通航を支持している。[173]
ナビゲーション
北極海航路は、大西洋から太平洋まで北極海の中心を横切って走る将来の北極海航路である。この航路は北極海航路とも呼ばれる。北東航路（北極海航路を含む）や北西航路とは対照的に、北極諸国の領海をほぼ避け、国際公海上にある。[174]
政府や民間企業は北極圏への関心が高まっている。[175]主要な新しい航路が開通しつつある。北極海航路は2011年に34回航行し、北西航路は史上最多の22回航行した。[176]海運会社はこれらの北極航路の距離短縮から恩恵を受けるかもしれない。貴重な鉱物や沖合の石油・ガスなど、天然資源へのアクセスが増加する。[177]氷が絶えず動いているため、これらの資源の発見と管理は困難になる。[177]海氷が減ることで北極圏の安全性とアクセス性が向上するため、観光客も増加する可能性がある。[177]
北極の氷冠が溶けると、北極海航路の交通量と商業的実行可能性が増加する可能性がある。例えば、ある研究では、「アジアとヨーロッパ間の貿易の流れに著しい変化が生じ、ヨーロッパ内での貿易が転換し、北極の船舶交通が活発になり、スエズ運河の交通量が大幅に減少する。貿易の予測される変化は、すでに脅威にさらされている北極の生態系に多大な圧力をかけることになる」と予測している。[178]
インフラストラクチャー
2021年現在、北極の永久凍土の上には1162の集落があり、推定500万人が住んでいる。2050年までに、これらの集落の42％の下の永久凍土層が解け、すべての住民（現在330万人）が影響を受けると予想されている。[179]その結果、永久凍土地域の幅広いインフラが解けの脅威にさらされている。[180] [181] : 236 2050年までに、永久凍土地域にある世界のインフラの約70％が永久凍土の解けの危険にさらされると推定されており、これには「重要な」インフラの30〜50％が含まれる。それに関連するコストは、今世紀後半までに数百億ドルに達する可能性がある。[182]パリ協定に沿って温室効果ガスの排出を削減することで、今世紀半ば以降はリスクが安定すると予測されている。そうでなければ、リスクは悪化し続けるだろう。[183]
アラスカ州だけでも、 RCP8.5（高排出気候変動シナリオ）が実現した場合、今世紀末までにインフラへの被害は46億ドル（2015年ドル価値）に達する。その半分以上は建物への被害（28億ドル）によるものだが、道路（7億ドル）、鉄道（6億2000万ドル）、空港（3億6000万ドル）、パイプライン（1億7000万ドル）への被害もある。[184]同様の推定がRCP4.5についても行われた。これはそれほど激しくないシナリオで、2100年までに約2.5°C（4.5°F）の温暖化をもたらし、現在の予測と同程度のレベルである。[185]その場合、永久凍土の融解による総被害額は30億ドルに減少し、道路と鉄道への被害額は約3分の2（7億ドルと6億2000万ドルから1億9000万ドルと2億2000万ドルに）減少し、パイプラインへの被害額は1億7000万ドルから1600万ドルに10分の1以下に減少する。降水量の増加や洪水による被害など、アラスカの気候変動に起因するその他のコストとは異なり、気候変動への適応は永久凍土の融解による被害を軽減する現実的な方法ではない。どちらのシナリオでも発生する被害額よりもコストがかかるからである。[184]
カナダのノースウエスト準州には33のコミュニティがあり、人口はわずか4万5000人ですが、永久凍土の融解により75年間で13億ドル、年間約5100万ドルの損失が見込まれています。2006年、イヌヴィアルイットの住宅を永久凍土の融解に適応させるコストは、杭基礎で建てられた場合は1平方メートルあたり208ドル、そうでない場合は1平方メートルあたり1,000ドルと推定されました。当時、準州の住宅の平均面積は約100平方メートルでした。融解による損害も住宅保険でカバーされる可能性は低く、この現実に対処するため、準州政府は現在、住宅所有者の適応を支援するために長期および短期の返済免除可能なローンを提供する修理および改善のための寄付支援（CARE）および緊急時支援確保（SAFE）プログラムに資金を提供しています。将来的には、より安価な選択肢として強制移住が行われる可能性もある。しかし、それは事実上、地元のイヌイットを先祖代々の故郷から引き離すことになる。現在、彼らの平均個人所得はノースウエスト準州の住民の中央値の半分に過ぎず、適応コストが彼らにとってすでに不釣り合いであることを意味している。[186]
2022年までに、ロシア北部のいくつかの都市では、建物の最大80％がすでに被害を受けている。[182] 2050年までに、住宅インフラへの被害は150億ドルに達する可能性があり、公共インフラの被害総額は1320億ドルに達する可能性がある。[187]これには石油とガスの採掘施設が含まれており、そのうち45％が危険にさらされていると考えられている。[183]有毒汚染
20 世紀の大半、永久凍土はそこに埋まっているものを「無期限に」保存すると信じられており、このため永久凍土の深い地域は有害廃棄物の処分場として人気があった。カナダのプルドーベイ油田のような場所では、永久凍土の下に廃棄物を注入する「適切な」方法を文書化した手順が策定された。つまり、2023 年現在、北極の永久凍土地域には、有害化学物質を積極的に処理または保管している産業施設が約 4,500 か所あることになる。さらに、汚染がひどい場所は 13,000 から 20,000 か所あり、そのうち 70% はロシアにあり、現在その汚染は永久凍土に閉じ込められている。[引用が必要]
温暖化が2020年のレベルから上昇しなくても、工業地帯と汚染地帯（1000と2200～4800）の約5分の1が将来的に解凍し始めると予想されている。パリ協定の目標と一致する気候変動シナリオ（RCP2.6）では、現在から2050年の間に解凍が始まる場所はわずか3％ほどだが、2100年までには約1100以上の工業施設と3500～5200の汚染地帯が解凍し始めると予想されている。排出が非常に多いシナリオ（RCP8.5）では、工業地帯と汚染地帯の46％が2050年までに解凍し始め、2100年までにほぼすべての地帯が解凍の影響を受けるだろう。[188]
有機塩素化合物やその他の残留性有機汚染物質は、魚類の体内で生物濃縮され、再放出された後、地域社会に繰り返し到達する可能性があるため、特に懸念されています。最悪の場合、北極で生まれた将来の世代は、世代を超えて蓄積された汚染物質により免疫力が弱まった状態で生まれてくることになります。[189]
永久凍土に関連する汚染リスクの顕著な例は、ノリリスク・タイミル・エナジーの第3火力発電所のディーゼル燃料貯蔵タンクの崩壊によって引き起こされた2020年のノリリスク原油流出事故である。この事故では、6,000トンの燃料が陸地に、15,000トンが水中に流出し、アンバルナヤ、ダルディカン、タイミル半島の多くの小河川を汚染し、その地域の重要な水源であるピャシノ湖にまで達した。連邦レベルで非常事態が宣言された。 [190] [191]この事件は、近代ロシア史上2番目に大きな原油流出事故と言われている。[192] [193]
永久凍土の融解に関連するもう一つの問題は、天然水銀堆積物 の放出である。推定80万トンの水銀が永久凍土の土壌に凍結している。観測によると、その約70％は融解後に植物に吸収されるだけである。[189]しかし、RCP8.5の下で温暖化が続くと、永久凍土からの大気中への水銀排出量は、2200年までに現在のすべての人間活動による地球全体の排出量に匹敵することになる。水銀を多く含む土壌は、河川の近くで融解すると、人間と環境にさらに大きな脅威をもたらす。RCP8.5の下では、2050年までに十分な水銀がユーコン川流域に流入し、 EPAガイドラインの下では魚を食べるのが安全でなくなる。2100年までに川の水銀濃度は2倍になる。対照的に、緩和策がRCP4.5シナリオに限定された場合でも、水銀レベルは2100年までに約14％増加し、2300年になってもEPAガイドラインに違反することはありません。[194]
グリーンランドの融解水の影響は、栄養分の輸送だけにとどまらない。例えば、融解水には、氷床表面の微生物活動に由来する溶解性有機炭素や、少量ではあるが氷床下の古代の土壌や植物の残骸に由来する溶解性有機炭素も含まれている。 [195]氷床全体の下には約5～270億トンの純粋な炭素があり、氷床内部にはそれよりはるかに少ない。[196]これは、北極の永久凍土に含まれる14000～16500億トン[197]や、年間の人為的排出量である約400億トンのCO2よりもはるかに少ない。[75] : 1237 ) しかし、融解水によるこの炭素の放出は、二酸化炭素排出量全体を増加させる場合、依然として気候変動のフィードバックとして機能する可能性がある。[198]
先住民への影響
気候変動が加速するにつれ、世界中の社会にますます直接的な影響を及ぼしています。これは特に北極圏に住む人々に当てはまります。北極圏では世界の他の緯度よりも気温上昇が速いペースで進んでおり、北極圏の自然環境と深く結びついた伝統的な生活様式は、こうした変化によって引き起こされる環境破壊の危険に特にさらされています。[177]
大気の温暖化とそれに伴う生態系の変化は、イヌイットのような地域社会に課題を突きつけている。一部の小規模コミュニティにとって主要な生存手段である狩猟は、気温の上昇とともに変化するだろう。[199]海氷の減少は、特定の種の個体数の減少や絶滅を引き起こすだろう。[177] イヌイットのコミュニティはアザラシ狩りに大きく依存しており、アザラシ狩りは海氷平原に依存しており、そこでアザラシが狩られる。[200]
川や雪の状態が予期せず変化すると、トナカイを含む動物の群れの移動パターン、出産地、飼料の入手可能性に変化が生じる。[177]豊作の年には、一部のコミュニティは特定の動物の商業的収穫で完全に雇用される。[199]さまざまな動物の収穫量は毎年変動し、気温の上昇に伴って変化し続け、イヌイットの狩猟者に問題を引き起こす可能性が高い。予測不可能なことや生態系サイクルの混乱により、イヌイットのコミュニティが北米で最も貧しく、最も失業率が高いなど、すでに重大な問題に直面しているこれらのコミュニティの生活がさらに複雑になるからである。[200]
北極圏の他の交通手段も現在の温暖化による悪影響を受けており、陸上の交通ルートやパイプラインの一部は氷の融解により混乱している。[177]多くの北極圏のコミュニティは、物資の輸送や地域間の移動に凍結した道路に依存している。[177]変化する景観と予測不可能な天候は、北極圏に新たな課題を生み出している。[201]研究者らは、イヌイットが作った歴史的および現在のトレイルをパンイヌイットトレイルアトラスに記録し、海氷の形成と崩壊の変化がイヌイットが作ったトレイルのルートの変化をもたらしたことを発見した。[202]
適応
研究
北極圏内の各国、カナダ、デンマーク（グリーンランド）、フィンランド、アイスランド、ノルウェー、ロシア、スウェーデン、米国（アラスカ）は、ロシアの北極南極研究所など、公的・私的を問わず様々な組織や機関を通じて独自の研究を行っている。北極の領有権を主張していないが近隣諸国も、中国北極南極局（CAA）など北極の研究を行っている。米国海洋大気庁（NOAA）は、北極の環境条件に関する最近の観測結果を歴史的記録と比較した査読済みの情報を含んだ北極レポートカードを毎年作成している。 [203] [204]国家間の国際協力研究もますます重要になってきている。
- 北極の気候変動は、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）による一連の評価報告書および北極気候影響評価でまとめられています。
- 欧州宇宙機関（ESA）は2010年4月8日にCryoSat-2を打ち上げました。この衛星は北極の氷床変化率に関するデータを提供しています。[205]
- 国際北極ブイプログラム: リアルタイムの位置、圧力、温度、補間された氷の速度データを提供するブイを配備および維持します。
- 国際北極研究センター：主な参加者は米国と日本です。
- 国際北極科学委員会: 3 大陸の 23 か国を含む多様なメンバーで構成される非政府 組織(NGO)。
- 国際極年に合わせて、2007年10月にスウェーデンのニーネスハムンで開催された第2回地球変動研究国際会議では、「北極地域の役割」が焦点となった。[206]
- SEARCH（北極環境変動研究）：もともと米国のいくつかの機関によって推進された研究枠組みであり、国際的な拡大はISAC（北極環境変動国際研究[207]）である。
2021年北極圏監視評価プログラム（AMAP）報告書は、60人以上の専門家、科学者、北極圏コミュニティの先住民知識保持者からなる国際チームによって2019年から2021年にかけて作成されました。[208] ：vii これは、2017年の評価「北極圏の雪、水、氷、永久凍土」（SWIPA）のフォローアップ報告書です。[208] : vii 2021年のIPCC AR6 WG1技術報告書は、「観測された温暖化と予測される温暖化」は「北極で最も強い」ことを確認した。[209] : 29 2022年8月11日にNatureに掲載された記事によると、1979年以降、北極圏は世界平均の2倍から3倍の速さで温暖化しているとの報告が多数あるが、共著者らは最近の「北極圏の温暖化比率が4倍」という報告は「極めてありそうもない出来事」である可能性があると警告した。[210] 2022年7月のGeophysical Research Lettersの記事によると、年間平均の北極増幅（AA）指数は、2002年頃から2022年にかけて「4を超える値に達した」という。[211] : 1 [212]
2021年12月14日の米国海洋大気庁（NOAA）が作成し、毎年発表している第16回北極圏レポートカードでは、北極圏周辺の「相互に関連した物理的、生態学的、人的要素」を調査した。[213] [46]この報告書によると、2020年10月から2021年9月までの12か月は、「記録が始まった1900年以降、北極圏の陸地では7番目に暖かい」期間だった。[213] 2017年の報告書では、温暖化が進む北極の氷が溶けているのは過去1500年間で前例のないことだと述べた。[203] [204] 2006年に始まったNOAAの北極圏の現状に関する報告書は、政府間北極評議会と非政府組織の国際北極科学委員会による2004年と2005年の北極圏気候影響評価（ACIA）報告書の記録の一部を更新している。[214]
2022年の国連環境計画（UNEP）の報告書「野火のように広がる：異常な景観火災の高まる脅威」によると、世界中の山火事の煙が正のフィードバックループを作り出し、北極の氷の融解の一因となっているという。[215] [126] 2020年のシベリアの熱波は「北極圏での大規模な火災と関連していた」。[215] : 36 報告書の著者らは、この極端な熱波は、人為的な排出と気候変動がなければ「ほぼ不可能」であったことを初めて実証したと述べた。[216] [215] : 36
参照
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引用文献
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{{citation}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)気候変動2013ワーキンググループ1のウェブサイト。
さらに読む
- 「ブラックカーボンとメタン」。北極評議会。2018年7月9日。 2023年11月6日閲覧。
- ハーシャー、レベッカ（2022年8月11日）。「北極圏の温暖化は地球全体の4倍近く速い、と研究で判明」NPR 。 2023年11月6日閲覧。
外部リンク
- 北極の変化ウェブサイト、ほぼリアルタイム
- 北極海氷のニュースと分析
- スミス、デュアン (2007)。「北極圏の気候変動：イヌイットの現実」。国連クロニクル。
- 北極の氷床、毎日更新される衛星地図。
- NOAA : 北極テーマページ – 北極に焦点を当てた総合的なリソース
- 持続的な温暖化傾向と海氷の減少が、北極圏に広範囲にわたる変化を引き起こしている（報告書）。北極圏レポートカード：2016 年更新。NOAA。
- 急速かつ顕著な温暖化は、北極環境の進化を促進し続けています（レポート）。北極レポートカード：2021年更新。NOAA。
- 北極起源の消滅：歴史的観点から見た現在の出来事（2020年10月）、ジョン・マッキャノン著