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融氷期とは、氷河期の完全氷河状態から温暖な間氷期への移行であり、大陸の氷の量の変化による地球温暖化と海面上昇を特徴とする。 [1]したがって、融氷期とは、氷河、氷床、または凍結した表層が後退し、その結果として地球の表面が露出することを指す。融解による氷圏の衰退は、地球規模から特定の氷河に局所的なものまで、あらゆる規模で発生する可能性がある。[2]最終氷期極大期（約21,000年前）の後、最後の融氷期が始まり、完新世初期まで続いた。[3] [4]地球の大部分では、過去100年間の融氷期は、温室効果ガスの人為的変化によって部分的にもたらされた気候変動の結果として加速している。[5]
前回の氷河期は、およそ 22 kaから11.5 ka まで起こりました。これは、地球上の年間平均気温がおよそ 5 °C 上昇したときに起こり、地域的な高緯度地域の温暖化も 10 °C を超えました。これに続いて、深海と熱帯海域の温暖化も顕著に起こり、深海では約 1～2 °C、熱帯海域では約 2～4 °C 上昇しました。この温暖化が起こっただけでなく、地球全体の水文学的収支も顕著な変化を経験し、地域的な降水パターンも変化しました。このすべての結果として、ユーラシア、北アメリカ、南極の一部にある氷床を含む世界の主要な氷床が溶けました。その結果、海面は約 120 メートル上昇しました。これらのプロセスは着実に起こったわけではなく、同時に起こったわけでもありません。[4]
背景
氷河後退のプロセスは、既存の氷河の広がりと気候条件の間のバランスの欠如を反映しています。時間の経過とともに正味の質量バランスがマイナスになった結果、氷河と氷床が後退します。地球の氷圏の広がりが増減する期間の繰り返し（氷と岩石のコア、表面の地形、地下の地質構造、化石記録、その他の年代測定方法の観察から推測）は、氷河期と、氷期および間氷期として知られるより短い期間で測定される地球および地域の氷河学の周期的な性質を反映しています。[6] [7]約12,000年前の最終氷期の終わり以来、氷床は地球規模で後退し、地球はほとんどの緯度で高地のアルプスの氷河のみが特徴で、極地ではより大きな氷床と海氷がある比較的温暖な間氷期を経験しています。 [8]しかし、産業革命の始まり以来、人間の活動は世界的に氷河の融解の速度と範囲の急速な増加に貢献してきました。[9] [10]
グリーンランド
2014年に発表された研究によると、グリーンランドのラッセル氷河の氷床の下では、メタン酸化細菌が氷河下生態系の生物学的メタンの吸収源として機能している可能性があり、この地域は少なくともサンプル採取期間中は大気中のメタンの発生源であったことが示唆されている。水サンプルに溶解したメタンに基づくと、グリーンランドは重要な地球規模のメタン発生源である可能性があり、進行中の氷河後退により、さらに大幅に増加する可能性がある。[11] 2016年の研究では、過去の証拠に基づいて、グリーンランドと南極の氷床の下にはメタンクラスレートが存在する可能性があると結論付けられている。[12]
原因と結果
あらゆるスケールで、気候は地球表面の雪と氷の状態に影響を与えます。寒冷な時期には巨大な氷床が赤道に向かって広がる一方、現在よりも温暖な時期には地球上に氷が全くないこともあります。地表温度と大気中のCO2などの温室効果ガスの濃度の間には、有意で経験的に実証された正の相関関係が存在します。濃度の上昇は、ひいては氷圏の地球規模の広がりと安定性に劇的な悪影響を及ぼします。[13] [14]更新世の氷河期と間氷期の千年スケールでは、氷河作用の開始と融解のペースメーカーは、ミランコビッチサイクルと呼ばれる軌道パラメータの変化です。具体的には、北半球の夏の日射量が低いと氷床の成長が起こり、夏の日射量が高いと冬の積雪よりも融解が起こります。
気候変動を促進する人間の活動、特に過去150年間の化石燃料の大量使用とその結果生じた大気中のCO2濃度の上昇は、世界中のアルプスの氷河と大陸氷床のより急速な後退の主な原因です。[9]たとえば、西南極氷床は大幅に後退しており、現在、さらなる氷河の後退や崩壊を脅かす正のフィードバックループに寄与しています。南極海の新たに露出した領域には、長い間隔離されていたCO2の貯蔵庫があり、現在大気中に放出され、氷河のダイナミクスに影響を与え続けています。[14]
アイソスタシーの原理は、融氷過程、特に氷河後隆起に直接適用され、これがアイソスタシーの観察と研究の主なメカニズムの1つである。氷河後隆起とは、氷河後退直後の地殻隆起活動の増加を指す。 [15]氷河後隆起が起こっている地域では、火山活動の速度と量が増加していることがわかっている。十分な規模であれば、火山活動の増加は、火山から放出されるCO2とメタンの結果、融氷過程に正のフィードバックを与える。[ 16 ] [ 17 ]
氷河期の後退は、海洋のプロセスによっても部分的に引き起こされます。[18]たとえば、北大西洋の通常の深層冷水循環と浸透深度の中断は、さらなる氷河の後退を促進するフィードバックを持っています。[19]
氷河の融解は海面水位に影響を与える。なぜなら、以前は陸上に固体として存在していた水が液体水に変わり、最終的には海に流れ込むからである。最近の激しい氷河の融解の時期は、20世紀全体で平均して世界の海面水位が1.7mm/年上昇し、過去20年間では3.2mm/年上昇しており、非常に急速な増加となっている。[20]
氷河融解が起こる物理的なメカニズムには、融解、蒸発、昇華、氷河崩壊、風による侵食などの風成作用などがあります。
ローレンタイド氷床の融解
更新世を通じて、ローレンタイド氷床は北アメリカ北部の広い地域に広がり、その範囲は 500 万平方マイルを超えました。ローレンタイド氷床は、場所によっては 10,000 フィートの深さがあり、南は北緯 37 度まで達していました。氷河期のローレンタイド氷床の範囲の地図は、Dyke らによって作成されました。[21]氷河期のサイクルにはさまざまな要因が関係しますが、主な要因は北半球の夏の太陽放射、つまり日射量の変化です。しかし、長い期間にわたる日射量の上昇のすべてが、今日私たちが目撃している現在の氷の量への氷河期の終了を引き起こしたわけではありません。このことから、異なる結論が導き出されます。それは、氷床が後退し、最終的には消滅するという点で、気候上の閾値が存在する可能性があることを示唆する結論です。ローレンタイド氷床は北半球最大の氷床であったため、その消失、除荷エネルギーバランスモデル、大気海洋一般循環モデル、表面エネルギーバランスモデルなどについて多くの研究が行われてきた。これらの研究は、ローレンタイド氷床は氷床融解のほぼ全期間にわたって表面質量バランスが正であったと結論付けており、これは氷床融解中の質量損失が動的排出による可能性が高いことを示している。表面質量バランスが負に転じたのは、初期完新世になってからである。この負の表面質量バランスへの変化は、表面の融解がローレンタイド氷床の氷の質量損失の原動力となったことを示唆している。したがって、ローレンタイド氷床は、完新世の初めに放射強制力と夏の気温が上昇し始めてから初めて、氷床融解の挙動とパターンを示し始めたと結論付けられる。[22]
ローレンタイド氷床の融解の結果
ローレンタイド氷床が融解の過程を経て進むと、多くの新しい地形が生まれ、土地にさまざまな影響を及ぼしました。まず第一に、巨大な氷河が溶けると、結果として大量の融解水が発生します。大量の融解水によって、かなりの大きさになることもある氷河前縁淡水湖など、多くの地形が作られました。湖を形成する融解水だけでなく、内陸の淡水に吹き付ける嵐もありました。これらの嵐は、氷岸を浸食するほどの強い波を生み出しました。海面上昇と波による浸食により氷崖が露出すると、氷山は分裂して剥がれ落ちました。大きな湖が普及しましたが、より小さく、浅く、比較的短命な湖も増えました。この小さく浅い湖の出現と消滅は、今日見られる植物の成長、分布、多様性に大きく影響しました。湖は植物の移動の障壁として機能していましたが、湖の水が排水されると、植物は非常に効率的に移動して広がることができました。[23]
最後の氷河期
最終氷期極大期の終わりから完新世初期（約19,000～11,000年前）までの期間は、温室効果ガスの濃度と大西洋南北循環（AMOC）の変化が見られ、海面が80メートル上昇しました。[4]さらに、最終氷期の退氷期は3回の急激なCO2パルスによって特徴付けられ、 [ 24]火山噴火の記録によると、12,000年前から7,000年前の間に、地上火山活動が世界的に背景レベルの2～6倍に増加しました。[25]
最終氷期極大期（LGM）の終わりであるおよそ19kaから、完新世初期である11kaまでの間に、気候システムは劇的な変化を経験した。地球が最終氷河期の終わりに対処していたため、この変化の多くは驚くべき速度で起こっていた。日射量の変化が、この劇的な地球規模の気候変化の主な原因であった。これは、氷床の変化から温室効果ガス濃度の変動まで、地球規模の他のいくつかの変化と関連しており、世界的にも地域的にも明確な反応をもたらした他の多くのフィードバックであった。氷床と温室効果ガスが変化しただけでなく、これに加えて、突然の気候変動があり、海面が急速かつ大幅に上昇することが何度もあった。氷床の融解と海面上昇は、11ka以降まで起こらなかった。それにもかかわらず、地球は現在の間氷期に達しており、気候は比較的一定で安定しており、温室効果ガスの濃度は産業革命以前のレベルに近い状態を示しています。このデータはすべて、陸上と海洋の両方からの代理記録から収集された研究と情報によって利用可能であり、氷河期中の気候の変化の全体的な地球規模のパターンを示しています。 [4]
最終氷期極大期（LGM）には、大気中の二酸化炭素（CO2）濃度が明らかに低かったが、これは南極海の成層化の過程で深海に炭素がより多く閉じ込められた結果だと考えられていた。これらの南極海の深海はδ13Cが最も少なく、その結果、最終氷期中に密度が最も高く、塩分含有量が最も多かった場所となった。このように隔離された炭素が放出されたのは、おそらく、南極の温暖化と直接相関し、北部の寒冷現象である最古期および新期ドリアス期と一致する、風による湧昇の高まりと海氷の後退によって引き起こされた深海南極の反転の直接的な結果であったと思われる。[4]
北米の LGM 期間中、東部は耐寒性針葉樹林に覆われていたが、米国南東部と北西部は現在は森林が密集している場所に疎林が残っていた。これは、LGM の期間中は気温が低く、全体的な状況が現在よりもずっと乾燥していたことを示唆している。また、米国南西部は LGM 期間中は今日よりもずっと湿潤であったことを示す兆候があり、現在は砂漠やステップになっている場所に疎林があった。米国では、植生の一般的な変化から、全体的な気温の低下 (最低 5 °C)、西風の嵐の進路の南への移動、および緯度による温度勾配の急激な変化が示唆されている。 [4]
地形
現在見られる地形のいくつかは、氷河融解中または融解直後に作用した強力な侵食力によって特徴づけられる。このような地形の分布は、過去の氷河のダイナミクスと地質学的期間を理解する上で役立つ。また、気候変動の現在の時期に世界中の氷河が後退する中、露出した地形を研究することは、現在および近い将来を理解する上でも役立つ。[26]一般的に、最近氷河融解した地形は本質的に不安定であり、平衡状態に向かう傾向がある。[27]
氷河後退によって生じた、または氷河後退による露出後の連続的な地形変化によって生じた一般的な地形の例:
参照
- 凍結療法
- IPCC - 気候変動に関する政府間パネル
- 1.5℃の地球温暖化に関する特別報告書- IPCCの出版物
- 氷河期のタイムライン
- 第四紀の氷河期
- 後期氷期極大期
- 最終氷河期
- 南極の寒冷化の逆転
- 氷河漂礫岩
- ティル- 氷河ティル
- 完新世の氷河後退
参考文献
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