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| グリーンランド氷床 | |
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| グロンランド・インドランシス ・セルメルスアーク | |
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| タイプ | 氷床 |
| 座標 | 76°42′N 41°12′W / 76.7°N 41.2°W / 76.7; -41.2 [1] |
| エリア | 1,710,000 km 2 (660,000平方マイル) [2] |
| 長さ | 2,400 km (1,500 マイル) [1] |
| 幅 | 1,100 km (680 マイル) [1] |
| 厚さ | 1.67 km (1.0 mi) (平均)、約3.5 km (2.2 mi) (最大) [2] |
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。 [2]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。[1]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。[2] 「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。[3] [4] [5] [6]
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、 [7]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。[8]それ以来、氷床は拡大し[9] [10]、大幅に縮小しました。[11] [12] [13]グリーンランドで最も古い氷は約100万年前のものです。[14]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り、[15]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。[16]
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[4] 、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[17] 、1996年以降は降雪が追いついていない。[18]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、 [19] : 1302 最悪のケースでは約 33 cm (13 インチ) 上昇します。 [20]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、 [21]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。 [22] : 5
もし2,900,000立方キロメートル（696,000立方マイル）の氷床がすべて溶けると、世界の海面は約7.4メートル（24フィート）上昇する。[2] 1.7℃（3.1℉）から2.3℃（4.1℉）の地球温暖化では、この融解は避けられないものとなるだろう。[6]しかし、1.5℃（2.7℉）でも1.4メートル（4.1 ℉）に相当する氷の損失が発生する。+1 ⁄ 2 フィートの海面上昇により、氷床は失われる。 [23]気温がそれ以上上昇すると、さらに多くの氷が失われる。 [6]地球の気温が上昇し続けると、氷床は1万年以内に消滅する可能性がある。 [24] [25]非常に高い温暖化では、氷床の将来の寿命は約1,000年に短縮される。 [20]
説明
氷床は、地元の気候が十分に寒く、雪が毎年積もる氷河作用によって形成される。毎年積もる雪の層が重なると、その重さで深層の雪が徐々に圧縮され、数百年かけて氷河の氷に、そして固体の氷河の氷になる。 [13]グリーンランドで氷床が形成されると、その大きさは現在とほぼ同じままであった。[26]しかし、グリーンランドの歴史上、氷床が現在の境界から最大120 km (75 マイル) 広がった時期が11回あり、最後の時期は約100万年前である。[9] [10]
氷の重さにより、山などの十分に大きな障害物によって止められない限り、氷はゆっくりと「流れ」ます。[13] グリーンランドの海岸線近くには多くの山があり、通常は氷床が北極海にさらに流れ込むのを妨げています。過去11回の氷河期は、氷床がそれらの山々を越えるほど大きくなったため注目に値します。[9] [10]現在、氷床の北西と南東の縁は、山に十分な隙間があり、流出氷河を通じて氷床が海に流れ出ることができる主な領域です。これらの氷河は、氷の分離と呼ばれる現象で定期的に氷を落とします。[28]分離した氷床や溶けた氷床から放出された堆積 物は海底に蓄積し、フラム海峡などの場所からの堆積物コアは、グリーンランドの氷河期の長い記録を提供します。[7]
地質学の歴史
グリーンランドには過去1800万年間の大半にわたって大規模な氷河が存在したという証拠があるが、 [7]これらの氷河は、周囲の面積がそれぞれ76,000平方キロメートルと100,000平方キロメートル (29,000平方マイルと39,000平方マイル) に及ぶマニトソク氷河やフラデ・イスブリンク氷河など、現代の小規模な氷河の例に類似していたものと考えられる。グリーンランドの環境は当初、単一のまとまった氷床が形成されるには適していなかったが、約1000万年前の中期中新世に状況が変わり始めた。このとき、現在西グリーンランドと東グリーンランドの高地を形成している2つの受動的な大陸棚が隆起し、最終的に海抜2000～3000メートルの高さに上部平坦面が形成された。[29] [30]
その後の鮮新世の隆起により、海抜500～1000メートルの低い平坦地が形成されました。隆起の第三段階では、平坦地の下に複数の谷とフィヨルドが形成されました。この隆起により、地形性降水量の増加と地表温度の低下により氷河作用が強化され、氷が蓄積して存続するようになりました。[29] [30]わずか300万年前の鮮新世の温暖期には、グリーンランドの氷は東部と南部の最高峰に限られていました。[31]それ以来、氷床は徐々に拡大し、[8]大気中のCO2濃度が270～260万年前に280～320 ppmに低下し、その頃には気温が十分に低下したため、ばらばらだった氷冠がつながって島の大部分を覆うようになりました。[3]
氷床コアと堆積物サンプル
氷床の基部は地熱活動により十分に温かくなっており、その下には液体の水がある可能性がある。[33]この液体の水は、上にある氷の重さの圧力を受けて浸食を引き起こし、最終的に氷床の下には岩盤だけが残る。しかし、グリーンランド氷床の頂上付近では、氷床が地面に固く凍りついた基底層の氷の上を滑り、古代の土壌を保存しており、掘削によって回収できる。そのような土壌の中で最も古いものは、約270万年にわたって継続的に氷に覆われていたが、[13]頂上から3キロメートル（1.9マイル）の深さにある別の氷床コアからは、約100万年前の氷が明らかになった。[14]
ラブラドル海の堆積物サンプルは、南グリーンランドの氷のほぼすべてが約40万年前の海洋同位体ステージ11に溶けていたという証拠を提供している。[11] [34]グリーンランド北西部のキャンプ・センチュリーの他の氷床コアサンプルは、そこの氷が過去140万年の間に更新世に少なくとも一度溶け、少なくとも28万年間戻っていなかったことを示している。[12]これらの発見は、現在の氷床の体積の10％未満が、気温が産業革命以前の状態よりも2.5℃（4.5℉）未満高かった地質学的に最近の期間に残っていたことを示唆している。これは、気候モデルが通常、そのような条件下で固体の氷が継続的に存在するとシミュレートする方法と矛盾している。[35] [13] 1989年から1993年にかけてグリーンランドの氷床の頂上に掘削された長さ3km（1.9マイル）の氷床コアから得られた約10万年間の記録の分析は、地質学的に急速な気候変化の証拠を提供し、大西洋南北循環（AMOC）などの転換点に関する研究に情報を提供した。[36]
氷床コアは、氷床の過去の状態やその他の古気候データに関する貴重な情報を提供します。氷床コア内の水分子の酸素同位体組成の微妙な違いは、当時の水循環に関する重要な情報を明らかにする可能性があります。 [37]一方、氷床コア内で凍結した気泡は、大気中のガスと粒子の組成のスナップショットを提供します。 [38] [39]適切に分析された氷床コアは、過去の気温記録、[37]降水パターン、[40]火山噴火、[41]太陽変動、[38]海洋の一次生産、[39]さらには土壌植生被覆の変化とそれに伴う山火事の頻度[ 42]を再構築するのに適した豊富なプロキシを提供します。 グリーンランドの氷床コアには、古代ギリシャ[43]とローマ帝国時代の鉛生産など、人間の影響も記録されています。[44]
最近の融解
1960年代から1980年代にかけて、グリーンランド南部を含む北大西洋の地域は、温暖化ではなく寒冷化を示した世界でも数少ない場所の1つでした。 [45] [46]この場所は、1930年代と1940年代には、その前後の数十年よりも比較的暖かかったです。[47]より完全なデータセットにより、1900年[48] （産業革命の開始とそれが世界の二酸化炭素レベルに影響を与えてからかなり後）から始まる温暖化と氷の減少の傾向と、1979年頃から始まった強い温暖化の傾向が確立されており、これは同時に観測された北極海の海氷の減少と一致しています。[50] 1995～1999年には、グリーンランド中央部は1950年代よりもすでに2℃（3.6℉）暖かくなっていました。 1991年から2004年の間に、スイスキャンプという場所の冬の平均気温はほぼ6℃（11℉）上昇しました。[51]
この温暖化と一致して、1970年代はグリーンランド氷床が成長した最後の10年であり、年間約47ギガトン増加しました。1980年から1990年までは、年間平均約51ギガトンの質量損失がありました。 [21] 1990年から2000年の期間は、年間平均41ギガトンの損失を示しました。 [21] 1996年は、グリーンランド氷床が純質量増加を記録した最後の年でした。2022年の時点で、グリーンランド氷床は26年連続で氷を失っており、[18]気温は過去1000年間全体で最も高く、20世紀の平均よりも約1.5°C（2.7°F）高くなりました。[15]
氷床の純成長率または減少率を決定する要因はいくつかあります。これらは次のとおりです。
- 中心部およびその周辺の積雪量と融雪率
- シートの縁に沿った氷の融解
- 氷河の流出部から海に流れ込む氷もシートの端に沿っている
2001年にIPCC第三次評価報告書が発表された際、これまでの観測結果を分析した結果、年間520±26ギガトンの氷の蓄積は、流出と海底融解によって相殺され、氷の損失はそれぞれ297±32ギガトン/年と32±3ギガトン/年、氷山の生成量は235±33ギガトン/年で、純損失は年間-44±53ギガトンであることが示されていました。[52]
グリーンランド氷床からの年間氷損失は2000年代に加速し、2000～2010年には年間約187ギガトンに達し、2010～2018年の平均質量損失は年間286ギガトンに達した。観測された氷床の純損失（1992～2018年の間に3,902ギガトン（Gt）の氷、または総質量の約0.13% [53]）の半分は、この8年間に発生した。海面上昇相当に換算すると、グリーンランド氷床は1972年以来約13.7mmの寄与をしている。[21]
2012年から2017年の間には、年間0.68mmの寄与があったが、1992年から1997年の間には年間0.07mmであった。[53] 2012年から2016年の期間におけるグリーンランドの純寄与は、陸上の氷源（熱膨張を除く）による海面上昇の37％に相当した。 [55]これらの融解率は、過去12,000年間に氷床が経験した最大のものと匹敵する。[16]
現在、グリーンランド氷床は北極に位置し、地域的な温暖化の激しい影響下にあるため、南極氷床よりも毎年多くの質量を失っている。[45] [56] [57]西南極氷床の氷の損失は、脆弱なスワイツ氷河とパインアイランド氷河のために加速しており、今世紀後半には南極の海面上昇への寄与がグリーンランドの寄与を上回ると予想されている。[17] [19]
観測された氷河の後退
流出氷河が北極に氷を流すにつれて後退することは、グリーンランドの氷床減少の大きな要因である。推定によると、1980年代以降に観測された氷の損失の49％から66.8％が氷河による損失によるものである。[21] [53] 1990年代までに、氷床の縁の70％で既に氷の純損失が観測されており、氷河の高さが低下し始めると薄氷化が検出された。[59] 1998年から2006年の間に、沿岸氷河の薄氷化は1990年代初頭と比較して4倍の速さで進行し、[60] 1メートル（ 3メートル）から2メートル（ 1メートル）の速度で減少した。+ 氷河は年間1⁄2フィートから10メートル（33フィート）加速しているが[61] 、陸地に囲まれた氷河ではそのような加速はほとんど見られなかった[60] 。
最も劇的な氷河の薄化の例の一つは、南東部のカンゲルルススアーク氷河である。長さ20マイル（32km）、幅4.5マイル（7km）、厚さ約1km（1⁄2 マイル）で、グリーンランドで3番目に大きい氷河である。[ 62 ] 1993年から1998年の間に、海岸から5km（3マイル）以内の氷河の一部は、高さが50メートル（164フィート）失われた。[63]観測された氷の流れの速度は、1988年から1995年の年間3.1〜3.7マイル（5〜6km）から、2005年には年間8.7マイル（14km）に増加し、これは当時知られているどの氷河よりも速い流れであった。[62]カンゲルルススアーク氷河の後退は2008年までに減速し、[64] 2016～2018年まで回復傾向を見せたが、その後、より急速な氷の減少が見られた。[65]
グリーンランドの他の主要な流出氷河も、ここ数十年で急速な変化を経験しています。最大の流出氷河は、西グリーンランドにあるヤコブスハウン氷河（グリーンランド語：セルメク・クジャレク）で、何十年も氷河学者によって観察されてきました。[66]歴史的に、この氷河は氷床の6.5％[67] （カンゲルルススアーク[62]の場合は4％）から氷を流出させており、その速度は1日あたり約20メートル（66フィート）です。[68] 1850年から1964年の間に氷が約30km（19マイル）後退するほど失われた一方で、質量増加はその後35年間バランスを保つのに十分なほど増加しましたが、[68] 1997年以降は急速な質量減少に転じました。[69] [67] 2003年までに、氷河の前の氷舌が崩壊したため、年間平均氷流速度は1997年以来ほぼ2倍になり、 [69] 2001年から2005年の間に氷河は94平方キロメートル（36平方マイル）の氷を失いました。[70] 2012年には氷の流れは1日あたり45メートル（148フィート）に達しましたが、[71]その後大幅に減速し、2016年から2019年の間に質量増加を示しました。[72] [73]
グリーンランド北部のペーターマン氷河は絶対的には小さいが、ここ数十年で最も急速に氷河が消失した地域の一つである。2000年から2001年にかけて85平方キロメートルの浮氷が失われ、続いて2008年に28平方キロメートルの氷山が分離、さらに2010年8月には260平方キロメートルの氷山が棚氷から分離した。これは1962年以来最大の北極氷山となり、棚氷の4分の1の大きさに達した。[74] 2012年7月、ペーターマン氷河は別の大きな氷山を失い、その大きさは120平方キロメートルで、マンハッタンの面積の2倍に相当した。[75] 2023年時点で、氷河の棚氷は2010年以前の状態の約40％を失っており、さらなる氷の損失から回復する可能性は低いと考えられています。[76]
2010年代初頭には、最大の氷河を追跡すれば氷の損失の大部分を説明するのに十分だろうという推定もあった。[77]しかし、氷床で2番目に大きい氷河であるヘルハイム氷河が示すように、氷河のダイナミクスを予測するのは難しい。ヘルハイム氷河の氷の損失は2005年に急速な後退で頂点に達し、[78] 1993年から2005年の間に氷河地震が著しく増加したことと関連している。[79]それ以来、ヘルハイム氷河は2005年の位置付近で比較的安定しており、ヤコブスハウンやカンゲルルススアークに比べて質量の損失は比較的少ないが、[80]近い将来に再び急速な後退を経験するほど浸食されている可能性がある。[81]一方、より小さな氷河は一貫して加速度的に質量を失っており、[82]その後の研究では、より小さな氷河を考慮しない限り、氷河全体の後退は過小評価されているという結論に至った。[21] 2023年までに、グリーンランド沿岸の氷の損失率は2000年以降の20年間で2倍になり、その主な原因は小規模な氷河からの損失の加速です。[83] [84]
氷河後退を加速させるプロセス
2000年代初頭以来、氷河学者は、グリーンランドの氷河後退は表面温度の上昇のみによる融解の直線的増加だけでは説明できないほど急速に加速しており、追加のメカニズムも働いているに違いないと結論付けている。[86] [87] [88]最大の氷河での急速な氷河崩壊は、1986年に「ヤコブスハウン効果」として初めて説明されたものと一致している。[89]薄くなると氷河の浮力が増し、後退を妨げる摩擦が減少し、結果として氷河崩壊前線で力の不均衡が生じ、氷河の塊全体に速度が広がる。[90] [91] [67] 1997年以降のヤコブスハウン氷河やその他の氷河の全体的な加速は、北大西洋の水温の上昇によって氷河前線が下から溶けたためであると考えられてきた。この温暖化は1950年代から続いていたが、[92] 1997年には循環の変化も見られ、イルミンガー海からの比較的暖かい海流が西グリーンランドの氷河とより密接に接触するようになった。[93] 2016年までに、西グリーンランドの海岸線の大半の水温は1990年代に比べて1.6℃（2.9℉）上昇し、いくつかの小さな氷河では、通常の氷河崩壊よりも多くの氷が融解し、急速に後退した。[94]
逆に、ヤコブスハウン氷河は深い氷河下溝によって露出度が高くなるため、海水温の変化に敏感である。[95] [96]この敏感さは、その場所へのより冷たい海水の流入が2015年以降の氷河の減速の原因であることを意味しており、[73]主に沖合の海氷と氷山がより長く生き残ることができたため、氷河の安定化に役立った。 [97]同様に、ヘルハイムとカンゲルドルグスアークの急速な後退とその後の減速も、近くの海流の温暖化と冷却に関連している。[98]ペーターマン氷河では、急速な後退速度は氷河の着氷線の地形に関連しており、氷河は潮の満ち引きによって約1キロメートル前後に移動するように見える。同様のプロセスが他の氷河でも発生する可能性がある場合、最終的な質量損失率は2倍になる可能性があると示唆されている。[99] [85]
氷床表面の融解が進むと、流出氷河の側方後退が加速する原因はいくつかある。まず、表面の融解水が増加すると、大量の水が氷床を通ってムーランを経由して岩盤まで流れ落ちる。そこで、融解水は氷河の底を潤滑し、より高い基底圧を生み出し、それが総合的に摩擦を減らし、氷河の動きを加速させ、氷の分離速度も加速させる。このメカニズムは1998年と1999年にセルメック・クジャレクで観測され、2～3か月間、流量が最大20％増加した。[100] [101]しかし、一部の研究では、このメカニズムは最大の流出氷河ではなく、特定の小さな氷河にのみ適用され、[102]氷の減少傾向にわずかな影響しか及ぼさない可能性があることが示唆されている。[103]
第二に、融解水が海に流れ込むと、たとえ海洋温暖化がなくても、海水と相互作用して局所的な循環を変えることで氷河に影響を及ぼす可能性がある。[104]一部のフィヨルドでは、氷の下から大量に流れ出る融解水が海水と混ざり合って乱流のプルームを形成し、氷河崩壊前線にダメージを与える可能性がある。[105]モデルでは一般的に融解水の流出の影響は海洋温暖化に次ぐものとみなされているが、[106] 13の氷河を観測したところ、氷河の着氷線が浅い氷河では融解水のプルームがより大きな役割を果たしていることが判明した。[107]さらに、2022年の研究では、プルームによる温暖化がグリーンランド北西部の海中の融解に大きな影響を与えたことを示唆している。[104]
最後に、融解水は、ほとんどの研究機器では検出できないほど小さい亀裂（幅わずか 2 cm）も流れることが示されています。このような亀裂は、氷床全体にわたって岩盤につながっていませんが、それでも表面から数百メートル下まで達することがあります。[108]亀裂の存在は重要です。亀裂があると氷床が弱くなり、氷を通してより多くの熱が直接伝導され、流れが速くなります。[109]この最近の研究は、現在モデルでは捉えられていません。これらの発見の背後にいる科学者の 1 人であるアラン ハバードは、現在の科学的理解では存在が考慮されていないムーランを発見したと述べています。これは、ムーランの形成に通常必要であると考えられている大きなクレバスが存在しない場合に、髪の毛ほどの亀裂からムーランがどのように発達するかが考慮されていないためです。 [110]
観測された表面融解
現在、グリーンランド氷床の表面の氷の総蓄積量は、流出氷河の個別損失または夏季の表面融解のどちらかより大きく、この両者の組み合わせが年間純損失の原因となっている。[4]たとえば、1994年から2005年の間に、氷床の内部は毎年平均6cm（2.4インチ）厚くなったが、これは一部には[[北大西洋振動]]の降雪量増加の時期による。[111]毎年夏になると、いわゆる雪線が氷床の表面を、その上方で雪が積もり続ける地域と、その下方で夏季融解が起こる地域に分ける。[112]雪線の正確な位置は毎年夏に移動する。雪線が前年に覆っていた地域から離れた場合には、その地域では暗い色の氷が露出するため、大幅に融解する傾向がある。雪線に関する不確実性は、各融解シーズンを事前に予測することを困難にする要因の1つである。[113]
雪線より上の氷の蓄積速度の顕著な例としては、第二次世界大戦 初期に墜落し、1992年に回収されたロッキードP-38ライトニング戦闘機「グレイシャー・ガール」が挙げられる。その時点では、同機は268フィート（81メートル）の深さに埋もれていた。+1 ⁄ 2 メートルの氷の下に埋もれていた。 [114] 2017年には、エアバスA380がグリーンランド上空でジェットエンジンの1つが爆発し、カナダに緊急着陸しなければならなかったという別の事例もあった。エンジンの巨大な空気取り入れ口のファンは、2年後に氷床から回収されたが、その時は既に4フィート（1メートル）の氷と雪の下に埋もれていた。 [115]
夏季の表面融解は増加しているが、融解が単独で積雪量を一貫して上回るようになるまでには、まだ数十年かかると予想されている。[4]また、気候変動による水循環への影響に関連した世界の降水量の増加がグリーンランドの降雪量を増加させ、この移行をさらに遅らせる可能性があるという仮説もある[116]。[117]この仮説は、2000年代には氷床上の長期降水記録が不十分であったため、検証が困難であった。[118] 2019年までに、グリーンランド南西部では降雪量が増加した一方で、 [119]グリーンランド西部全体では降水量が大幅に減少していることが判明した。 [117]さらに、北西部では雪ではなく雨として降る降水量が増えており、1980年以降、雨量は4倍に増加している。[120]雨は雪よりも暖かく、氷床上で凍結すると、より暗く断熱性の低い氷層を形成します。特に晩夏の低気圧によって雪が降った場合には被害が大きく、その発生頻度の増加は以前のモデルでは見過ごされてきた。[121]また、水蒸気量も増加しており、これは乾燥した空気ではなく湿った空気を通して熱が下向きに放射されやすくすることで、逆説的に融解を増加させている。[122]
全体として、夏の暖かさにより雪と氷が泥水と融解池に変わる雪線下の融解帯は、1979年に詳細な測定が始まって以来、加速度的に拡大している。2002年までに、その面積は1979年以来16％増加していることが判明し、年間の融解シーズンはこれまでのすべての記録を破った。[45] 2012年7月には、融解帯が氷床の覆いの97％にまで広がったという別の記録が樹立され、[123]その年の融解シーズン中に氷床は総質量（2900 Gt）の約0.1％を失い、純損失（464 Gt）は別の記録を樹立した。[124]これは、特定の地域ではなく、実質的に氷床表面全体で融解が起こった「大規模融解イベント」の直接観測された最初の例となった。[125]この出来事により、通常はアルベドによって気温を下げる雲が、夜間に雪氷層で融雪水が再凍結するのを妨げ、融雪水の流出量を30%以上増加させる可能性があるという直感に反する発見が生まれました。 [126] [127]水分を多く含む薄い雲は最悪の影響を及ぼし、2012年7月に最も顕著でした。[128]
氷床コアは、2012年と同規模の融解イベントが最後に発生したのは1889年であることを示しており、一部の氷河学者は2012年が150年周期の一部であることを期待していると表明していた。[129] [130]これは2019年夏に反証され、高温と不適切な雲量の組み合わせによりさらに大規模な融解イベントが発生し、最終的には最大で300,000平方マイル（776,996.4 km 2）以上が覆われました。予想どおり、2019年は586 Gtの正味質量損失という新記録を樹立しました。[54] [131] 2021年7月には、別の記録的な大量融解イベントが発生しました。ピーク時には340,000平方マイル（880,596.0 km 2 ）を覆い、数日間にわたって1日あたり88 Gtの氷が失われました。[132] [133] 2021年8月も高温が続き、融解範囲は337,000平方マイル（872,826.0 km 2）にとどまりました。当時、標高10,551フィート（3,215.9メートル）にあるグリーンランドの山頂観測所では13時間にわたって雨が降りました。[134]山頂の気温が氷点を超えたのは1989年以来3回だけで、それ以前に雨が降ったことはなかったため、研究者たちは降雨量を測定する雨量計を持っていませんでした。[ 135 ]
グリーンランド中央氷床の厚さが極めて厚いため、最も大規模な融解イベントでも、凍結期が始まる前には氷床のごく一部にしか影響を及ぼさないため、科学文献では「短期変動」とみなされている。しかし、その存在は重要である。現在のモデルがそのようなイベントの範囲と頻度を過小評価しているという事実は、グリーンランドと南極で観測された氷床の減少が、 IPCC第5次評価報告書の海面上昇 予測の中程度のシナリオではなく最悪のシナリオをたどっている主な理由の1つであると考えられている。[136] [137] [138]グリーンランドの融解に関する最新の科学的予測には、研究期間中に毎年大規模な融解イベントが発生するという極端なシナリオ（つまり、現在から2100年まで、または現在から2300年まで毎年）が含まれており、そのような仮想的な将来では氷の損失が大幅に増加するが、研究期間中に氷床全体が溶けることはないことを示しています。[139] [140]
アルベドの変化
氷床の年間気温は、一般的にグリーンランドの他の地域よりもかなり低く、南ドーム（北緯63～65度）では約-20℃（-4℉ ）、北ドーム（北緯72度（グリーンランドで4番目に高い「山頂」） ）の中心付近では-31℃（-24℉ ）です。[1] 1991年12月22日、グリーンランド氷床の地形上の山頂付近の自動気象観測所で-69.6℃（-93.3℉）の気温が記録され、北半球で記録された最低気温となりました。この記録は28年以上注目されず、2020年にようやく認められました。[141]これらの低温は、氷床の明るい白い表面が太陽光を非常に効果的に反射するため、氷床のアルベドが高いことが一因となっています。氷アルベドフィードバックとは、気温が上昇すると、より多くの氷床が溶けて地表が露出したり、あるいは単に暗い融解池が形成されたりすると、アルベドが減少するため、温暖化が加速し、さらなる融解につながる。気候モデルではこの点が考慮されており、氷床が完全に消失すると世界の気温は0.13℃（0.23℉）上昇し、グリーンランドの局所的な気温は0.5℃（0.90℉）から3℃（5.4℉）上昇すると推定されている。[142] [24] [25]
不完全な融解でさえ、すでに氷アルベドフィードバックにいくらか影響を及ぼしている。より暗い融解池の形成に加えて、気温の上昇により氷床表面の藻類の成長が促進される。藻類の塊は氷の表面よりも色が濃いため、より多くの熱放射を吸収し、氷の融解速度を高める。[143] 2018年には、ほこり、すす、生きた微生物や藻類で覆われた領域が、2000年から2012年の間に合計12％拡大したことが判明した。 [144] 2020年には、すすやほこりとは異なり、氷床モデルでは考慮されない藻類の存在が、すでに年間融解を10～13％増加させていることが実証された。[145]さらに、氷床が融解によりゆっくりと低くなると、表面温度が上昇し始め、雪が積もって氷に変わるのが難しくなり、表面高度フィードバックと呼ばれる現象が起こる。[146] [147]
グリーンランドの融解水の地球物理学的および生化学的役割
1993年でさえ、グリーンランドの氷河の融解により、毎年300立方キロメートルの淡水が海に流入しており、これは南極の氷床から流入する液体の融解水の量を大幅に上回り、世界中の河川から海に流入する淡水の0.7％に相当します。[149]この融解水は純粋ではなく、さまざまな元素が含まれていますが、最も顕著なのは鉄で、その約半分（毎年約30万トン）は植物プランクトンの栄養分として生物学的に利用可能です。[150]そのため、グリーンランドの融解水は、地元のフィヨルド[151]と、さらに遠くのラブラドル海の両方で海洋の一次生産を高めており、ラブラドル海では一次生産全体の40％が融解水の栄養分によるものでした。[152]
1950年代以降、気候変動によるグリーンランド氷河の融解の加速により、北アイスランド棚沖の海域の生産性はすでに上昇しており、[153]グリーンランドのフィヨルドの生産性も、19世紀後半から現在までの歴史記録のどの時点よりも高くなっています。[154]一部の研究では、グリーンランドの融解水は主に炭素や鉄を追加するのではなく、硝酸塩が豊富な下層水層をかき混ぜて、それらの栄養素を表面の植物プランクトンに多くもたらすことで海洋の生産性を向上させていると示唆されています。流出氷河が内陸に後退するにつれて、融解水が下層水に与える影響は少なくなり、融解水の量は増えてもその恩恵は減少することになります。[148]
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。 [156]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。[157]これは、北極の永久凍土に含まれる14000～16500億トン[158]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。[19] : 1237 ) しかし、融解水によるこの炭素の放出は、全体的な二酸化炭素排出量を増加させる場合、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。[159]
ラッセル氷河には、融解した炭素がメタンの形で大気中に放出される場所が1つ知られており（北極のメタン放出を参照）、二酸化炭素よりもはるかに大きな地球温暖化の可能性がある。 [155]しかし、この地域にはメタン酸化細菌が多数生息しており、メタン放出を制限している。[160] [161]
2021年の研究では、地元のフィヨルドに流れ込む融解水の異常な濃度から、南西部の氷床の下に水銀（非常に有毒な重金属）の鉱床があるに違いないと主張した。確認されれば、これらの濃度は世界中のすべての河川の水銀の最大10％に相当したことになる。[162] [163] 2024年の追跡調査では、21か所の融解水中に「非常に低い」濃度しか見つからなかった。2021年の調査結果は、最初の研究チームが試薬として使用した塩化水銀（II）による偶発的なサンプル汚染によって最もよく説明されると結論付けられた。[164]しかし、かつてはアイスワーム計画のために核兵器を運ぶために建設された米軍施設だったキャンプ・センチュリーから有毒廃棄物が放出されるリスクは依然として残っている。このプロジェクトは中止されたが、現場は清掃されることはなく、現在では溶融が進むにつれて、核廃棄物、2万リットルの化学廃棄物、2400万リットルの未処理下水によって溶融水が汚染される恐れがある。[165] [166]
最後に、淡水の融解水の増加は海洋循環に影響を与える可能性がある。[45]一部の科学者は、グリーンランドからのこの流出量の増加を北大西洋のいわゆるコールドブロブと関連付けており、これはさらに大西洋南北循環（AMOC）とその明らかな減速に関連している。[168] [169] [170] [171] 2016年、最先端の気候モデル8つの予測にグリーンランドの傾向のより良いシミュレーションを組み込むことで、将来のAMOCの変化の予測を改善しようとする研究があった。その研究によると、現在の軌道に最も近い代表的濃度経路 4.5 では、2090～2100 年までに AMOC は約 18% 弱体化する (弱体化の可能性は 3% ～ 34% の範囲) が、[ 172] [173]一方、排出量が継続的に増加すると想定される代表的濃度経路 8.5 では 37% 弱体化する (15% ～ 65% の範囲)。2 つのシナリオが 2100 年以降まで延長された場合、AMOC は最終的に RCP 4.5 では安定するが、RCP 8.5 では減少し続ける。2290～2300 年までの平均減少率は 74% で、このシナリオでは広範囲にわたる悪影響を伴って完全な崩壊が発生する可能性が 44% ある。[174]
将来の氷の減少
短期的
2021年のIPCC第6次評価報告書では、最も高い地球温暖化に関連するシナリオであるSSP5-8.5では、グリーンランドの氷床の融解により世界の海面が約13cm（5インチ）上昇し（可能性の高い（17%～83%の範囲は9～18cm（3インチ））、+1 ⁄ 2～7インチ）と非常に可能性の高い範囲（ 5～95％の信頼水準）5～23センチ（2～9インチ）であるのに対し、「中程度」のSSP2-4.5シナリオでは8センチ（3インチ）が追加され、可能性の高い範囲と非常に可能性の高い範囲は4～13センチ（ 1+1 ⁄ 2 –5インチ）と1～18 cm（ 1 ⁄ 2 –7インチ）である。パリ協定の目標がほぼ達成されると想定した楽観的なシナリオで6 cm（ 2+氷床の厚さは1 ⁄ 2 インチ、最大15cm（6インチ）で、氷床の質量が増加して海面が約2cm（1インチ）低下する可能性はわずかにある。 [19] : 1260
ジェームズ・ハンセン率いる一部の科学者は、氷床は氷床モデルの推定よりも大幅に速く崩壊する可能性があると主張しているが[177]、彼らの予測でも、海面上昇による総面積7.4メートル（24フィート）に相当するグリーンランドの大部分が21世紀を生き残るとされている[2] 。ハンセンの2016年の論文では、二酸化炭素濃度が600ppmを超えた場合、グリーンランドの氷の損失は2060年までに約33cm（13インチ）増加し、さらに南極の氷床からの損失はその2倍になる可能性があると主張しており[178]、これは科学界で直ちに論争を巻き起こした。[179]一方、2019年のさまざまな科学者による研究では、最悪の気候変動シナリオでは2100年までに最大33cm（13インチ）になると主張している。[20]
現在の減少と同様、氷床のすべての部分が均等に寄与するわけではない。例えば、北東グリーンランドの氷流は、RCP 4.5とRCP 8.5の下で、それぞれ2100年までに1.3〜1.5cm寄与すると推定されている。[180]一方、最大の3つの氷河、ヤコブスハウン、ヘルハイム、カンゲルルススアークはすべて氷床の南半分に位置しており、RCP 8.5の下では、この3つだけで9.1〜14.9mm増加すると予想されている。[28]同様に、2013年の推定では、2200年までに、これらの氷河ともう1つの大きな氷河が、RCP 8.5の下では2200年までに29〜49mm、RCP 4.5の下では19〜30mm増加すると示唆されている。[181]全体として、21世紀のグリーンランドの氷の減少に最も大きく寄与するのは北西流と中央西流（後者にはヤコブスハウン流を含む）であると予想されており、表面融解が今世紀後半に支配的になると示唆した以前の研究とは対照的に、氷河の後退が総氷の減少の少なくとも半分を占めることになる。[58]しかし、グリーンランドが沿岸の氷河をすべて失った場合、それが縮小し続けるかどうかは、夏季の表面融解が冬季の氷の蓄積を一貫して上回るかどうかによって完全に決まる。排出量が最も多いシナリオでは、これは沿岸の氷河が失われるずっと前の2055年頃に起こる可能性がある。[4]
グリーンランドの海面上昇は、すべての海岸に等しく影響を及ぼすわけではない。氷床の南側は他の部分よりもはるかに脆弱であり、関与する氷の量から、地殻の変形と地球の自転に影響がある。この影響は微妙ではあるが、すでに米国東海岸では世界平均よりも速い海面上昇が起きている。[182]同時に、グリーンランド自体も氷床が縮小し、地圧が軽くなるため、アイソスタシーリバウンドを経験するだろう。同様に、氷の質量が減少すると、他の陸地に比べて沿岸水域の重力が弱まる。この2つのプロセスにより、グリーンランドの海岸周辺の海面は低下するが、他の場所では海面が上昇する。[183] 小氷期に氷床が質量を増したときには、この現象の逆のことが起きた。つまり、重量増加により水が引き寄せられ、特定のバイキング集落が浸水し、その後すぐにバイキングが放棄される大きな要因となったと思われる。[184] [185]
長期的
注目すべきことに、氷床の巨大なサイズは、短期的には温度変化の影響を受けにくくする一方で、古気候の証拠が示すように、将来的には大きな変化を引き起こす可能性がある。[11] [35] [34] 極域増幅により、グリーンランドを含む北極は世界平均の3～4倍温暖化する。[187] [188] [189]そのため、13万～11万5千年前のエミアン 間氷期のような時期は、世界的には今日よりもそれほど暖かくなかったが、氷床は8℃（14℉）暖かく、北西部は現在よりも130±300メートル低かった。[190] [191]一部の推定によると、氷床の最も脆弱で急速に後退している部分は、1997年頃にすでに「後戻りできない地点」を超えており、気温の上昇が止まったとしても消滅する運命にある。[192] [186] [193]
2022年の論文によると、2000年から2019年の気候では、将来的に氷床全体の体積の約3.3%が失われ、最終的には27cm（10+1 ⁄ 2 インチ）の海面上昇は、将来の気温変化とは無関係に起こると予測されている。さらに、2012 年に氷床で記録された融解が新たな標準値になった場合、氷床は約78 cm（ 30+1 ⁄ 2 インチ）の海面上昇が報告されている。 [139]別の論文では、40万年前の古気候の証拠は、グリーンランドの氷の損失が少なくとも1.4メートル（ 4+気温が1.5℃（2.7℉）近くになる気候では、海面上昇は1.5フィート（約2.3メートル）に達すると予想 されており、これは少なくとも近い将来には避けられない。 [23]
また、地球温暖化が一定レベルに達すると、グリーンランド氷床全体が事実上溶けてしまうこともわかっています。当初、氷床の体積は約2,850,000 km 3 (684,000 cu mi) と推定され、世界の海面が7.2 m (24 ft) 上昇するとされていましたが、[52]その後の推定では、氷床の体積は約2,900,000 km 3 (696,000 cu mi) に増加し、海面が約7.4 m (24 ft) 上昇するとされています。[2]
氷床全体の消失の閾値
2006年には、氷床が消滅する可能性が最も高いのは3.1℃（5.6℉）で、その範囲は1.9℃（3.4℉）から5.1℃（9.2℉）の間であると推定されました。[194]しかし、2012年にはこれらの推定値が大幅に引き下げられ、閾値は0.8℃（1.4℉）から3.2℃（5.8℉）の間であり、氷床が消滅する最も可能性の高い地球温度は1.6℃（2.9℉）であると示唆されました。[195]この低い温度範囲はその後の文献で広く使われており、[34] [196] 2015年にはNASAの著名な氷河学者エリック・リグノットが「私たちのコミュニティで最も保守的な人々でさえ」2℃（3.6℉）または3℃（5.4℉）の地球温暖化で「グリーンランドの氷は消滅する」ことに同意するだろうと主張した。[146]
2022年に行われた気候システムの転換点に関する科学文献の主要なレビューでは、これらの値はほとんど変更されず、閾値は1.5℃（2.7℉）になる可能性が最も高く、上限は3℃（5.4℉）、最悪の閾値0.8℃（1.4℉）は変更されないことが示唆された。[24] [25]同時に、氷床崩壊の最も早い可能性のあるタイムラインは1000年であると指摘した。これは、2500年までに地球の気温が10℃（18℉）を超えるという最悪のシナリオを想定した研究に基づいている。[20]一方、氷床の減少は閾値を超えてから約10,000年かけて起こり、最長の推定値は15,000年である。[24] [25]
2023年に発表されたモデルに基づく予測では、グリーンランドの氷床は以前の推定値よりも少し安定する可能性があることが示されていました。ある論文では、氷床崩壊の閾値は1.7℃（3.1℉）から2.3℃（4.1℉）の間である可能性が高いことがわかりました。また、閾値を最初に突破してから数世紀後まで、温暖化が1.5℃（2.7℉）未満に抑えられれば、氷床はまだ救われ、持続的な崩壊は回避できることが示されました。ただし、これにより氷床全体の損失は回避されますが、温暖化閾値がそもそも突破されなかった場合のシナリオとは対照的に、全体的な海面上昇は最大数メートル増加します。[6]
より複雑な氷床モデルを使用した別の論文では、温暖化が0.6℃（1.1℉）を超えると、約26cm（10インチ）の海面上昇が避けられなくなることがわかり、[5] 2022年の直接観測から得られた推定値とほぼ一致しています。[139]しかし、1.6℃（2.9℉）では氷床の長期的な海面上昇は2.4m（8フィート）にとどまる可能性が高い一方で、気温が一貫して2℃（3.6℉）を超えると、6.9m（23フィート）相当の海面上昇がほぼ完全に溶けてしまうこともわかりました。この論文では、グリーンランドの氷の減少は、気温を0.6℃（1.1℉）以下に下げることで逆転し、南グリーンランドの氷がすべて溶けると、海面が1.8メートル（6フィート）上昇し、二酸化炭素濃度が300ppmに下がらない限り、氷床の再生は阻止される可能性があると示唆している。氷床全体が溶けた場合、気温が産業革命以前の水準を下回るまで再生は始まらないだろう。[5]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、グリーンランド氷床に関連するメディアがあります。
- デンマーク・グリーンランド地質調査所 (GEUS) 2009年9月26日アーカイブ、Wayback Machine
- ダートマス大学図書館のグリーンランド氷床報告書（1942～1944年）
- ダートマス大学図書館のグリーンランド氷床文学調査/書誌 1953