極地気象学

極地気象学は、地球の極地の大気を研究する学問です。地表温度の逆転は極地の環境に典型的に見られ、カタバ風現象を引き起こします。極地の環境の垂直温度構造は、中緯度や熱帯気候よりも複雑になる傾向があります。

極地気象データの収集は、1893年にフリチョフ・ナンセンの北極探検から始まりました。この探検の目的の1つは、詳細な気象および初期の海洋学の測定を行うことでした。ナンセンの船「フラム号」から得られた測定結果は、ヴァルフリッド・エクマンによって摩擦による表面流の方向転換理論（エクマン螺旋）の開発に使用されました。 ^[1]

冷戦は極地気象学の進歩のきっかけとなった。米国とカナダの北の国境沿いに打ち上げられた気球観測機器は、大気のプロファイリングに使用された。北米の防空軍は、北極圏のプロファイリングに気球に搭載された機器をよく使用した。米国が防衛手段として使用した原子力潜水艦には、上方を向くソナーが搭載されていた。このデータは後に機密解除され、1958年から1979年までのデータは、1980年代から現在までの氷の薄化を評価するための基準となった。^[1]ロシアも1937年から1991年までの非常に正確なデータを提供した。

今日では、海底地図作成と測定は大幅に減少している。氷の厚さを測定する古典的な方法の1つは、氷に穴を開けて得られた氷を分析することです。極地の気象条件を測定および追跡するためのより複雑な方法やデバイスも多数あります。これには、氷質量バランスブイ、氷下ブイからの上向きソナー、衛星が含まれます。地球温暖化により、極地気象学への関心が高まっています。これは、地球上の雪と氷のほとんどが極地にあり、これらの地域が雪/氷表面のアルベドフィードバック効果の影響を最も受けると予想されるためです。したがって、大気中の二酸化炭素濃度の増加が地球温暖化を引き起こす場合、極地は地球上の他の場所よりも急速に温暖化するはずです。^[2]

大気、氷、海洋の相互作用は大気境界層に限定されており、主に地表特性の影響を受けます。極地では、海氷の粗さと海氷の密接度が地表温度分布に大きな影響を与えます。風速と風向、空気の温度、風の接触位置も他の要因です。^[3]海氷と風はどちらも大気境界層に大きな影響を与え、極地の状況を測定するためによく使用されます。

極地の水循環における大気部分は、次のような点で重要な役割を果たしている。^[3]

• 極地の氷塊のバランスは降水量と切っても切れない関係にある。
• 雲は放射伝達を変化させ、
• 潜熱の放出により空気の温度が変化し、循環が起こります。

二酸化炭素 (CO2 ₎は、海氷の融解に影響を与えるため、極地気象学において特に注目されている。人間の活動は、石油、石炭、天然ガスの燃焼により大気中に二酸化炭素を放出する。放出される二酸化炭素 1 キログラムごとに、北極の海氷 12 キログラムが消失する。これは二酸化炭素の加熱力を浮き彫りにするもので、石油、石炭、天然ガスの燃焼時に放出されるエネルギーの 10 万倍ものエネルギーを気候に送り込む。^[4]北極の白氷は現在、近年で最も低いレベルにあり、吸収が進んでいる。ケンブリッジ大学のピーター・ワダムズは、2012 年の BBC の記事で、太陽光線のこの吸収が「人間が追加した約 20 年間分の CO2 に相当する」影響を及ぼしていると計算した_。彼は、北極の氷冠は「消滅に向かっている」と述べた。^[5]

強力な温室効果ガスであるメタンは、地球温暖化により北半球の広大な永久凍土および不連続永久凍土が後退するにつれて、大きな正のフィードバックをもたらします。永久凍土が後退するにつれて、より多くの地域がメタンを排出するようになります。北部の沼地からのメタン排出量の推定値は、以下の理由により大きく異なります 。

1. 異なる湿地地域間および湿地地域内でのメタン排出量の大きな変動
2. 様々な土壌タイプにおけるこれらのフラックスに関する知識は非常に限られており、
3. シベリアのような巨大な沼地のような広大な地域に関する代表的なデータが不足している。^[6]

最近の進歩により、センサーは自然に放出される表面からの乱流メタンフラックスを直接測定できるようになりました。高速応答メタンセンサーは、アルフレッド・ウェゲナー研究所の Polar 5 飛行機のような研究用航空機にも搭載できます。

• オハイオ州立大学の極地気象学
• ワイオミング大学の極地気象学
• 海軍大学院の極地気象学
• アメリカ気象学会極地気象海洋学委員会