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棚氷とは、1つまたは複数の支流氷河から供給される氷によって形成された、海上に浮かぶ大きな氷床のことです。棚氷は、周囲の密度の高い海水を押し出すのに十分な厚さの氷がない海岸線沿いに形成されます。棚氷（浮いている部分）と接地氷（岩盤や堆積物の上に載っている部分）の境界は接地線と呼ばれ、棚氷と外洋（多くの場合、海氷に覆われている）の境界は氷河前線または氷山崩落前線と呼ばれます。
棚氷は南極大陸と北極圏（グリーンランド、カナダ北部、ロシア北極圏）に存在し、厚さは約100～1,000メートル（330～3,280フィート）に及ぶ。世界最大の棚氷は、南極大陸のロス棚氷とフィルヒナー・ロンネ棚氷である。
棚氷の移動は主に、接地した氷からの重力による圧力によって引き起こされます。 [ 1 ]この流れは、氷を接地線から棚氷の海側の前面まで絶えず移動させます。通常、棚氷の前面は、大規模な氷山崩落イベント（氷山崩落とは、氷河、氷山、氷前面、棚氷、またはクレバスから氷塊が突然放出され、分離することです）の間、数年から数十年にわたって前方に伸びます。[ 2 ] [ 3 ]上面の積雪と下面からの融解も、棚氷の質量バランスにとって重要です。氷は棚氷の下面にも付着することがあります。
気候変動の影響は、海氷や氷床の減少、棚氷の崩壊など、氷圏の変化として現れています。過去数十年間、氷河学者は、融解、氷山崩落、そして一部の棚氷の完全な崩壊を通して、棚氷の範囲が着実に縮小していることを観測してきました。よく研究されている例としては、スウェイツ棚氷、ラーセン棚氷、フィルヒナー・ロンネ棚氷（いずれも南極）の崩壊、そして北極のエレスミア棚氷の崩壊などが挙げられます。
棚氷とは、「陸地から発生し、海岸から伸びるかなりの厚さの浮遊する氷の板（通常は水平方向に大きく広がり、表面は非常に緩やかに傾斜している）であり、氷床の流れによって形成され、最初は積雪によって形成され、しばしば氷床の海岸線の湾を埋める」ものである。[ 4 ]： 2234
一方、海氷は水面に形成され、はるかに薄く（通常3メートル未満）、北極海全域に分布しています。また、南極大陸周辺の南氷洋にも存在します。
棚氷は、氷河によって継続的に形成される厚い氷の板で、海の上に浮かんでいます。棚氷は氷河の「ブレーキ」として機能します。これらの棚氷にはもう1つの重要な役割があります。それは、「氷河の表面で起こる融解の量を緩和することです。棚氷がなくなると、融解水の浸透や制動力の低下により氷河の速度が増し、集水域で雪として集める量よりも多くの氷を海に放出し始める可能性があります。氷河の速度増加は、過去数年間に棚氷が崩壊した半島地域ですでに観測されています。」[ 5 ]
氷河の氷と液体の水との密度差により、少なくとも浮氷の1/9は海面上にあり、これは圧縮された雪に由来する氷河の氷の中の気泡に含まれる加圧空気の量によって異なる。上記の分母の式は次のとおりである。冷たい海水の密度は約 1028 kg/m 3であり、氷河の氷の密度は約 850 kg/m 3 [ 6 ] [ 7 ]から、気泡のない非常に冷たい氷の限界である 920 kg/m 3をはるかに下回る値までです。 [ 8 ] [ 9 ]氷河の氷の上に密度の低いフィルンや雪がある場合、海面上の棚の高さはさらに高くなる可能性があります。
南極の海岸線の大部分には棚氷が付着している。[ 11 ]それらの総面積は155万平方キロメートル（60万平方マイル）を超える。[ 12 ]
地球上の棚氷のほぼ全てが南極大陸にあることが判明している。[ 13 ]： 2234
定常状態では、南極の棚氷の質量の約半分は底面融解によって失われ、残りの半分は氷山崩落によって失われますが、それぞれのプロセスの相対的な重要性は棚氷によって大きく異なります。[ 14 ] [ 15 ]近年、南極の棚氷は、新しい氷と雪の流入によって補充されるよりも、底面融解と氷山崩落によって失われる質量の方が多かったため、バランスを崩しています。[ 16 ]
ロス棚氷は南極大陸最大の棚氷です（2013年時点で面積は約500,809 km 2 (193,363 mi 2 ) [ 17 ]、幅は約800 km (500 mi)で、フランス とほぼ同じ大きさです）。[ 18 ]厚さは数百メートルです。外洋に面したほぼ垂直な氷の前面は600 km (370 mi)以上の長さがあり、水面から15～50 m (50～160 ft)の高さがあります。 [ 19 ]ただし、浮氷の90%は水面下にあります。
ロス棚氷の大部分は、ニュージーランドが領有権を主張するロス属領内に位置する。ロス棚氷はロス海の南部の広範囲と、ロス海の東部に位置するルーズベルト島全体を覆っている。
フィルヒナー・ロンネ棚氷の海側は、バークナー島によって東側（フィルヒナー）と西側（ロンネ）の2つの部分に分かれています。棚氷全体の面積は約43万 平方キロメートルで、ロス棚氷に次いで南極大陸（そして地球上）で2番目に大きな棚氷です。内陸の氷床の流れによって、棚氷は絶えず成長しています。時折、せん断応力が氷の強度を超えると、亀裂が生じ、氷床の大部分が棚氷から分離して氷山として漂流し、分散します。これは氷山崩落として知られています。
カナダの棚氷はすべてエルズミア島に繋がっており、北緯82度以北に位置しています。現在も存在する棚氷は、アルフレッド・アーネスト棚氷、ウォード・ハント棚氷、ミルン棚氷、スミス棚氷です。マクリントック棚氷は1963年から1966年にかけて崩壊し、アイルズ棚氷は2005年に、マーカム棚氷は2008年に崩壊しました。残りの棚氷も時間の経過とともに面積が大幅に減少しており、ミルン棚氷が最後に影響を受け、2020年8月に崩壊しました。
マツセビッチ棚氷は、セヴェルナヤ・ゼムリャにある面積222平方キロメートル（86平方マイル）の棚氷で、十月革命島にある最大級の氷帽、南のカルピンスキー氷帽、北のルサノフ氷帽から氷が供給されていた。 [ 20 ] 2012年に消滅した。[ 21 ]
ここ数十年の間に、氷河学者たちは、融解、氷山崩落、そして一部の棚氷の完全な崩壊を通して、棚氷の範囲が着実に縮小していることを観測してきた。よく研究されている例としては、スウェイツ棚氷、ラーセン棚氷、フィルヒナー・ロンネ棚氷（いずれも南極にある）の崩壊、そして北極のエレスミア棚氷の崩壊などが挙げられる。
気候変動の影響は、海氷や氷床の減少、棚氷の崩壊など、氷圏の変化として現れている。
スウェイツ棚氷（Thwaites Ice Shelf）は、アムンゼン海にある南極の棚氷です。ACAN [ 22 ]によって、氷河地質学者で地形学者のフレドリック・T・スウェイツにちなんで名付けられました。スウェイツ棚氷は西南極で最大の棚氷の1つですが、非常に不安定で急速に崩壊しています。[ 23 ] [ 24 ] 1980年代以降、「終末の氷河」というニックネームのスウェイツ氷河[ 25 ]は、 6000億トン以上の氷を純減させていますが、スウェイツ棚氷の固定により、そのプロセスは遅くなっています。 [ 26 ]スウェイツ棚氷は、氷河の東側のダムのように機能し、それを支え、防御されていない西側とは対照的に、ゆっくりとした融解速度を可能にしています。[ 25 ] [ 27 ]
アメリカ地球物理学連合が2021年に行った調査によると、スウェイツ東部棚氷（TEIS）はスウェイツ氷河の3分の1を支えている。棚氷がなくなると、スウェイツ氷河の海面上昇への寄与が最大25%増加する可能性がある。[ 28 ] 2021年現在、棚氷は固定点として機能する海底浅瀬への保持力を失いつつあり、スウェイツ東部棚氷とスウェイツ氷河舌を隔てるせん断縁が拡大し、棚氷と固定点との接続がさらに弱まっている。[ 28 ]
Sentinel-1レーダー画像の連続画像によると、平行な翼状および櫛状の亀裂が最近、主せん断縁に対して高角度で裂け目を形成し、年間最大2 kmの速度で棚氷の中央部に伝播していることが示されています。2021年に取得された衛星データ、地中レーダー、およびGPS測定によると、棚氷の崩壊は、隠れた基底クレバス帯と裂け目が交差することによって、早ければ2026年に開始される可能性があります。[ 28 ]
欧州地球科学連合によると、スウェイツ氷河の完全な融解は世界の海面を65cm （2.13 フィート）上昇させると予測されており[ 29 ]、環境科学研究協力研究所は、海洋氷床の不安定性により、スウェイツ氷河がパインアイランドと周辺の氷河を引きずり込むと、最終的に海面が最大3メートル上昇する可能性があると述べている[ 30 ]。しかし、これらのプロセスはいずれも時間がかかります。氷棚の崩壊が差し迫っていることを発見した国際スウェイツ氷河共同研究の研究者へのサイエンス誌のインタビューでは、氷棚がなくても氷河自体が崩壊するには数世紀かかると指摘されています[ 31 ] 。また、気候システムの転換点に関する2022年の評価では、西南極氷床は1℃から3℃の間で崩壊する可能性があるものの、その後の崩壊までの期間は500年から13,000年で、最も可能性の高い推定値は2,000年であるとされています[ 32 ] [ 33 ] 。
南極のラーセン棚氷の2つのセクションが1995年と2002年に数百の異常に小さな断片（幅数百メートル以下）に分裂し、ラーセンCは2017年に巨大な氷の島を分離した。[ 34 ]
ラーセン氷棚の崩壊現象は、過去の基準からすると異例であった。通常、棚氷は氷山の崩落と、上面および下面の融解によって質量を失う。2005年にインディペンデント紙は、この崩壊現象を、1940年代後半から10年あたり約0.5℃（0.9°F）の南極半島の温暖化と関連付けた。 [ 35 ] 2006年にJournal of Climateに掲載された論文によると、ファラデー基地のある半島は1951年から2004年にかけて2.94℃（5.3°F）温暖化し、南極大陸全体や地球規模の傾向よりもはるかに速かった。人為的な地球温暖化は、南極を周回する風の強化を通じて、この局所的な温暖化を引き起こしている。[ 36 ]
2002年1月31日から2002年3月にかけて、ラーセンBセクターは部分的に崩壊し、厚さ220mの氷3,250km2（1,250mi2）が崩れ落ちた。これは 米国のロードアイランド州に匹敵する面積である。 [ 37 ] 2015年の研究では、この地域の氷河の流れが速くなり、氷が急速に薄くなるという観測に基づき、残りのラーセンB棚氷は2020年までに崩壊すると結論付けられた。[ 38 ]
ラーセンBは少なくとも1万年間安定しており、実質的には最後の氷河期以降の完新世全体にわたって安定していた。 [ 39 ]対照的に、ラーセンAはその期間の大部分で存在せず、約4000年前に再形成された。
ラーセンBは、その長い歴史にもかかわらず、崩壊当時明らかに問題を抱えていた。暖かい海流が棚の下面を侵食し、「地球温暖化のホットスポット」となっていた。[ 40 ]崩壊は3週間以内、あるいはそれ以下の期間で起こったが、この急速な崩壊の一因は水の強力な作用であった。夏のほぼ24時間続く日照時間中に表面にできた融解水の池が亀裂に流れ込み、無数のくさびのように作用して棚をこじ開けた。[ 41 ] [ 42 ]崩壊の他の可能性のある要因としては、海水温の上昇と半島の氷の減少が挙げられる。[ 43 ]
2011年の南半球の冬、かつてラーセンBの淡水氷河の陸棚に覆われていた湾に、広大な海氷域が形成された。この巨大な氷塊は2022年1月まで存在し、数日のうちに突然崩壊し、テラ衛星とアクア衛星の画像を調べたNASAの科学者によると、「フィラデルフィアほどの大きさのスカーインレット氷棚の一部も一緒に流失した」という。[ 44 ]
1998 年 10 月、A-38 氷山がフィルヒナー・ロンネ棚氷から分離した。その大きさはおよそ 150 km × 50 km で、デラウェア よりも大きかった。その後、再び 3 つの部分に分裂した。2000 年 5 月に同様の大きさの氷山が分離し、167 km × 32 km の大きさの A-43 氷山ができた。この氷山の崩壊が、2006 年 11 月にニュージーランド南島の海岸から複数の大きな氷山が目撃された原因と考えられている。これは、1931 年以来初めてニュージーランド本土から氷山が観測された事例である。島の南東海岸沖には、多数の小さな氷山 (最大のものは長さ約 1000 メートル) が見られ、そのうちの 1 つは海岸に十分近づいて、ダニーデン市の丘の上から見えるほどだった。もしこれらが本当にこの出産の残骸だったとすれば、5年半かけて地球の約半分を北と東にゆっくりと移動し、約13,500 kmの旅をしたことになる。[ 45 ]
2010年1月12日と1月13日、ロードアイランド州よりも広い、あるいはウェールズの7分の1ほどの大きさの海氷域がロンネ・フィルヒナー棚氷から分離し、多くの小さな破片に砕け散った。NASAのAqua衛星とTerra衛星に搭載された中分解能撮像分光放射計（MODIS）が、この現象を写真のような一連の画像で捉えた。[ 46 ]
2021年5月、氷山A-76が棚氷の北西の角から分離した。面積は4320 km 2 [ 47 ]で、マヨルカ島よりも大きく、同じ年に分離した氷山A-74の数倍の大きさで、ベルギーの約14%の大きさである。
フィルヒナー・ロンネ棚氷の氷の厚さは最大で600 メートルにも達し、その下の水深は 最も深い地点で約1400メートルにもなる。
国際的なフィルヒナー・ロンネ棚氷プログラム（FRISP）は、棚氷を研究するために1973年に開始されました。[ 48 ]
ドイツのアルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所の科学者らがIce2Seaイニシアチブの資金提供を受けて2012年にNature誌に発表した研究では、今世紀末までに南極大陸の45万平方キロメートル（17万平方マイル）の広大な氷棚が消失し、間接的に毎年最大4.4ミリメートル（0.17インチ）の海面上昇につながる可能性があると予測している。[ 49 ]
エルズミア棚氷は20世紀に90%縮小し、アルフレッド・アーネスト、アイルズ、ミルン、ウォード・ハント、マーカムの各棚氷が分離した。1986年のカナダ棚氷の調査では、1959年から1974年の間にミルン棚氷とアイルズ棚氷から48 km 2 (3.3立方キロメートル) の氷が分離したことが判明した。 [ 56 ]アイルズ棚氷は2005年8月13日に完全に分離した。エルズミア島の北海岸沿いに残る最大の厚い ( 10メートル (33フィート) )定着海氷であるウォード・ハント棚氷は、 1961年から1962年にかけて大規模な分離で600平方キロメートル (230平方マイル)の氷を失った。[ 57 ] 1967年から1999年の間に、厚さはさらに27%減少しました（13メートル（43フィート））。[ 58 ] 2002年の夏、ワード棚氷は再び大規模な崩壊を経験し、[ 59 ] 2008年と2010年にも注目すべき事例がありました。[ 60 ]ほとんど無傷で残っていた最後の残存物であるミルン棚氷も、2020年7月末に最終的に大規模な崩壊を経験し、面積の40%以上を失いました。[ 61 ]
エルズミア棚氷は北極最大の棚氷で、カナダのヌナブト準州エルズミア島の北海岸約9,100平方キロメートル（3,500平方マイル）を占めていた。 [ 62 ]この棚氷は、1875年から1876年にかけて行われたイギリス北極探検隊によって初めて記録され、ペルハム・アルドリッチ中尉の隊はケープ・シェリダンからケープ・アラートまで進んだ。[ 63 ]エルズミア棚氷の連続した塊は、少なくとも3,000年間その場にあった。[ 62 ]
スウェイツ氷棚は海面下に位置し、海岸から傾斜しているため、暖かい海水が氷河の下を通って内陸に溶け込み、氷河の底部を岩盤から解放する可能性が高い。一部の研究者は、氷河全体が崩壊するのは数世紀後だと考えているが、そうなれば世界の海面は65センチメートル上昇するだろう。
ミュラー氏は当初、棚氷から1.5平方マイルの氷が崩れたと推定したが、データをより詳しく調べた結果、その数値を8平方マイルに引き上げた。「この棚氷を3000年間バランスを保ってきたものが、もはやバランスを保てなくなっている」と彼はロイターに語り、今年、ウォード・ハント棚氷からさらに多くの氷が崩れても驚かないだろうと述べた。
![{\textstyle 1/[(\rho _{\text{海水}}-\rho _{\text{氷河氷}})/\rho _{\text{海水}}]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/02e22308ac32b259522cb8711cb12cf7991284f2)