古代の流木が北極の温暖化と海氷の500年の軌跡をたどる

古代の流木が北極の温暖化と海氷の500年の軌跡をたどる 地球

海氷に浮かんだままの倒木は、過去30年で加速した氷の減少を反映している

今回の研究では、500年前から北極海を渡ってきた凍った木の軌跡を再現し、過去半世紀にわたる海氷や海流の変化について独自の見解を示しました。

北極圏に位置するノルウェーの群島、スヴァールバル諸島の海岸にある流木の年代を測定し、その痕跡をたどることで、流木がどこを漂っていたのかを明らかにしました。

流木の旅を再現することで、研究者たちは、時系列での海氷のレベルと、流木を含んだ氷を推進した海流の両方を初めて再現することができました。

北部の広大な北方林の倒木は、川によって海に運ばれ、海氷で凍って遠くまで漂いますが、今回の研究では、流木を運ぶ海氷の減少に伴い、長い旅をする木が減っていることがわかりました。

今回の研究では、過去30年間に新たに到着した流木が明らかに減少していることが判明しました。

これは、温暖化した北極における海氷の急激な減少を反映したもので、他の方法では得られない、過去の北極海の状況をより高い解像度で把握することができます。

海洋とそのプロセスに関する理解を深める研究を掲載しているJournal of Geophysical Research: Oceansに掲載されています。

海氷は気候変動の影響を受けやすく、北極圏の生態系にとって重要な役割を果たしています。

そのため、海氷、海水温、海流がどのように変化してきたかを理解することは、北極圏の今後の変化を予測するために必要です。

しかし、氷は溶けるものですから、なかなか理解できません。

最も古い海氷でも4年ほどしか経っていないため、科学者は他の記録に頼る必要があります。

研究を主導したオックスフォード大学のGeorgia Hole氏は、「流木を使って、北極海の海氷の力学と循環パターンの大規模な変化を調べたのは、今回が初めてです。」と述べています。

「流木の変化と海氷の変化を結びつけるために、さらに一歩踏み込んだ分析を行っており、それは私たちが目指すところでもあります。」と、スウェーデンのヨーテボリ大学の古気候学者で、今回の研究には参加していないHans Linderholm氏は語る。

1700年代にロシアのレナ川沿いで採取されたものと一致する、七等群島最大のフィップス島で採取されたカラマツの流木。

1700年代にロシアのレナ川沿いで採取されたものと一致する、七等群島最大のフィップス島で採取されたカラマツの流木。スライスを研磨すると、保存されていた年輪が現れる。©Georgia Hole.

大切な海氷

北極海には、北米やユーラシア大陸の高緯度の川に自然に落ちてくる木が集まっています。

寒さが厳しくなると、木の一部が海氷の中に凍りつきます。

海氷は海流や風に流されながら海を渡り、スヴァールバルの海岸に到着します。

Hole氏やLinderholm氏のような研究者が現れるまで、流木は何百年も放置されていました。

流木を気候変動の研究に利用することはこれまでにもありましたが、今回の研究では、北極圏の流木が過去の海流や氷の状態を知る上でどれほど有用であるかを初めて検証しました。

研究成果を確認するために、研究チームは流木から推定した海氷面積と観測記録を直接比較しました。

Linderholm氏は、「海流と海氷の状態について何かを語る上で、これは素晴らしい資料です。私たちが求めているのは、観測に先立って海氷の情報を得ることなのですから。」と言います。

保存状態の良いトウヒの流木の薄片。

保存状態の良いトウヒの流木の薄片。ホールはこの木の解剖学的な詳細情報をもとに、識別と追跡を行った。©Georgia Hole.

木の追跡

2016年と2018年の夏、Hole氏と共同研究者は、スヴァールバル北部のいくつかの海岸で流木を探しました。

研究室に戻った彼らは、木の種類を特定するために木の年輪を分析し、各流木のスライスの木の年輪パターンを、北方林全体の木から測定した年輪のデータベースと比較しました。

さらに、国や流域、川に至るまで木の種類を追跡し、流木の出所が時系列でどのように変化しているかを調べることができました。

流木のデータは、アイスランドの漁師やアザラシ猟師、通過する船から得られた記録をもとに、1600年から1850年までの初期の海氷観測データと組み合わせました。

最近の海氷データは、飛行機や衛星画像から得られたものです。

最後に、流木を追跡したデータと海氷の状態や海流を比較し、その相関性を調べました。

その結果、温暖化を反映して、最下層の海氷がゆっくりと安定して北上していること、また、北米とユーラシア大陸の間で流木の到着量が変動していることがわかりました。

「また、1700年から1850年にかけて流木の記録の変動が大きくなっていますが、これは海氷の変動が大きくなっていると解釈しています。寒冷な環境では海氷が多くなる傾向があるため、初期の流木にはより広範囲の供給源が反映されていました。北極圏が温暖化して海氷が融解すると、長い旅ができる流木は少なくなりました。」とHole氏は言います。

このユニークな方法は、他の方法では得られない微妙な洞察を与えてくれます。

この研究はまだ始まったばかりですが、北極の海氷が完全に失われるまでは、このような研究が必要です。

「北極圏の海氷が完全になくなるまでは、ですが。もし海氷が予測通りに減少したら、この分野は死にかけていることを意味します。」

Published by American Geophysical Union. Georgia M. Hole et al, A Driftwood‐Based Record of Arctic Sea Ice During the Last 500 Years From Northern Svalbard Reveals Sea Ice Dynamics in the Arctic Ocean and Arctic Peripheral Seas, Journal of Geophysical Research: Oceans (2021). DOI: 10.1029/2021JC017563