海氷を理解するための5つの事実:地球温暖化

海氷を理解するための5つの事実:地球温暖化 地球

科学者が気候変動を監視する方法のひとつに、海氷面積の測定があります。

海氷面積とは、ある時点で北極海を覆っている氷の面積のことです。

海氷は、太陽の光を宇宙に反射させたり、海や空気の温度を調節したり、海水を循環させたり、動物の生息地を維持したりするなど、重要な役割を果たしています。

2021年9月16日、北極海の海氷が1年で最小の面積に達したと思われる日の北極海の海氷を可視化した静止画。

2021年9月16日、北極海の海氷が1年で最小の面積に達したと思われる日の北極海の海氷を可視化した静止画。この日の海氷面積は472万平方マイル(約182万平方キロメートル)。©NASA’s Scientific Visualization Studio

NASAとコロラド州ボルダーにある国立雪氷データセンターは、人工衛星を使って海氷面積を観測しています。

過去数十年にわたり、北極海の海氷面積は年間を通じて急激に減少しており、特に夏の終わりには1年のうちで最小となります。

海氷は、寒い冬に海水が凍って巨大な氷の塊となり、暖かい夏に部分的に融解して形成されます。

このサイクルは毎年繰り返されています。

ここでは、北極海の海氷について理解を深めるための5つの事実をご紹介します。

1. 海氷の面積は減少している

2021年、北極海の海氷は過去12番目に少なくなった。

北極海の海氷面積の推移。(百万平方キロメートル単位)2021年、北極海の海氷は過去12番目に少なくなった。©NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, using the data of the National Snow and Ice Data Center.

NASAは1978年以来、海氷の最小面積(通常は9月)と最大面積(通常は3月)を追跡しています。

正確な面積は年によって異なりますが、全体的な傾向は明らかで、北極の海氷は年間を通して減少しています。

メリーランド大学とNASAゴダード宇宙飛行センター(メリーランド州グリーンベルト)の海氷学者であるRachel Tilling博士は、「過去15年間で、海氷の最小面積が最も少なくなっています。毎年、ウェストバージニア州の大きさに匹敵する面積が失われているのです。」と語ります。

北極海の海氷最小面積は現在、10年に13.1%の割合で減少しています。気候変動による温暖化と、氷とアルベドのフィードバックサイクルにより、このペースはさらに加速すると考えられています。アルベド効果とは、白い氷の表面が地球に降り注ぐ太陽の光を宇宙に向けて反射する能力のことです。太陽エネルギーを海から遠ざけることで、氷の下にある海水の温度を低く保つことができる。海氷が溶けると、色の濃い液体の水が露出して太陽光を吸収します。そして、その暖かい海水がさらに氷を溶かし、氷とアルベドのフィードバックサイクルを生み出しているのです。

2. 海氷は大気の温暖化を防ぐ

Tilling氏によると、海氷は海と大気を隔てる「ブランケット」の役割を果たしている。

海氷は太陽光を遮断するだけでなく、既存の熱を海の中に閉じ込め、大気を暖めるのを防ぎます。

「海氷が海の中の熱を逃がさないかどうかは、その広さだけでなく、厚さにも左右されます。」

毎年、一部の氷は夏の雪解けに耐えています。

冬になると、より多くの水が凍り、より厚くて強い「多年氷」になります。

1年目の氷は薄く、溶けたり割れたり、あるいは北極から流されたりする可能性が高いです。

毎年、より多くの氷が溶けているため、回復する多年氷が少なくなっています。

その結果、北極海の海氷はこれまでと同様に若くて薄く、効率の悪いブランケットとなっています。

Arctic Sea Ice Is the Thinnest and Youngest It's Been in 60 Years

動画:NASAの科学者は、人工衛星の記録と機密解除された潜水艦ソナーのデータを組み合わせて、北極海の海氷の厚さの60年分の記録を作成しました。現在、北極海の海氷は、記録を取り始めてから最も若く、最も薄い状態にあります。北極海の海氷の70%以上は、冬に成長し、夏に融ける季節性のもので、毎年続くわけではありません。これは、冬に成長し、夏に融けるが、1年ごとには続かないというものです。この季節性海氷は、融けるのが早く、砕けやすいため、風や大気の影響を受けやすくなります。

3.海氷が北極圏の野生生物の水上・水中に与える影響

「海氷の変化によって影響を受けるのは、巨大な生態系です。」とTilling氏は言います。

海氷が減少すると、ホッキョクギツネ、ホッキョクグマ、アザラシなどの動物は生息場所を失います。

また、海氷の下にも影響があります。

海水の上に氷の結晶ができると、下の海に塩分が残ります。

この密度の高い塩分を含んだ水は、海の底に沈みます。

ある場所で下降した水は、他の場所で上昇した動きと相殺され、結果としてより多くの栄養分を含んだ水が海面に向かって循環することになります。

その栄養分は微細な植物プランクトンに不可欠なもので、その植物プランクトンを魚や動物が食べます。

この定期的な融解と凍結のサイクルによって、藻類からシャチまで、北極圏の水中生物は繁栄しているのです。

4. 海氷の融解は海面上昇に大きく寄与しない

海氷は海水からできているため、コップの中の角氷のようなものです。

その角氷が溶けてもグラスの水位は変わらないように、北極の海氷が溶けても海面は大きく変化しません。

一方、グリーンランドや南極の氷床など、陸地の氷が溶けると海面上昇につながります。

陸地の氷が溶けると、それまで陸地に溜まっていた水が放出され、海の水が増えるからです。

5. 人工衛星で海氷を観測するNASA

ICESat-2 Adds the Third Dimension to Earth

動画:NASAのICESat-2は、地球の3次元の世界像を描き出す高さの測定を科学者に提供し、氷河、海氷、森林などの地形の変化を正確に追跡できるデータを収集します。

北極海は、アクセスや調査が難しい場所です。

そのため、NASAや米国海洋大気庁(NOAA)、欧州宇宙機関(ESA)などは、宇宙からの観測を重視しています。

海氷の観測には、一般的に2種類の機器が使用されるとTilling氏は言います。

1つ目のタイプは、パッシブマイクロ波観測装置で、時間の経過とともに海氷の広がりを追跡します。

NASA、NOAA、米国国防総省、および国際的なパートナーが支援する衛星に搭載されたこれらの機器は、1978年以来、40年以上にわたって北極海の海氷面積を監視してきました。

「パッシブマイクロ波観測装置は、表面のマイクロ波放射を測定します。マイクロ波は自然に発生するもので、海氷の特徴は水の特徴とは異なるため、科学者は年ごとに海氷の位置を正確に把握することができます。」

2つ目のタイプは高度計で、海氷の厚さを推定するのに使用されます。

2018年に打ち上げられたNASAの「Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2」(ICESat-2)は、レーザーを使って氷の高さと水の高さを測定します。

この2つの測定値の既知の関係(水面上の氷の高さが、その下の氷の深さに対応する)を利用して、科学者はその総厚さを計算することができます。

研究者たちは、海氷の減少がもたらす地域的、地球的な影響について知るために、北極圏の研究を続けています。

「私たちの地球は巨大で、相互につながっており、大気もその中でつながっています。北極圏は非常に急速に変化しており、その変化が私たちにどのような影響を与えるのか、まだ正確には分かっていません。分かっているのは、影響があるということだけです。」

Published by NASA.