北極圏は世界の他の地域に比べ、ほぼ4倍の速さで温暖化している。
気温の上昇に伴い、北極圏を覆う凍土である永久凍土が融解し、湖が干上がっていることが研究で明らかになった。
こうした湖は北極圏の生態系の要であり、先住民の地域社会や産業、地域の生物にとって重要な淡水源となっている。
研究者らによると、化石燃料の排出を削減すれば、湖の消失を食い止め、永久凍土を守る助けになる。
新たな研究によると、北極の湖が干上がっている。
この発見は、世界の気候状況に新たな警鐘を鳴らしている。
北極圏では、喪失は珍しいことではない。この地域は世界の他の地域に比べてほぼ4倍の速さで温暖化しており、氷河が崩壊し、野生生物が打撃を受け、生息地が記録的な速さで失われ続けている。
永久凍土の融解は、研究者コミュニティが予想していたよりもさらに速く進んでいる。
新たな研究によると、過去20年間に、カナダ、ロシア、グリーンランド、スカンジナビア、そしてアラスカの北部にまたがる汎北極圏全域で、湖が縮小したり完全に干上がったりしている。
この発見は、広範囲で湖が干上がっている理由と、その喪失をどうすれば遅らせられるかを解明する手がかりとなる。
予想外の北極の湖の減少
消えつつある湖は、北極圏の生態系の要となっている。先住民の地域社会や産業にとって重要な淡水源であり、渡り鳥や水生生物など、絶滅危惧種や危急種も生き残るために湖の生息地に依存している。
湖の減少は予想外だった。科学者らは、地中の氷が融けて地表の状態が変化するため、気候変動の初期にはツンドラ地帯の湖が拡大し、その後、21世紀半ばから22世紀にかけて干上がると予測していた。
しかし実際には、永久凍土の融解によって湖が干上がり、湖の拡大効果を上回っている可能性があると、フロリダ大学生物学部の博士研究員で、『Nature Climate Change』に掲載された研究の筆頭著者であるエリザベス・ウェブ氏は述べている。
ウェブ氏らは、永久凍土の融解によって排水路ができ、湖への土壌侵食が進むことで、湖面積が縮小する可能性があると考えた。
「私たちの研究結果は、永久凍土の融解が研究者コミュニティの予想よりもさらに速く進んでいることを示唆しています」とウェブ氏は語る。「また、この地域では今後、景観規模で排水がさらに進む軌道にある可能性も示しています。」
直感に反する発見
気温上昇に加え、秋の降雨量の増加が永久凍土の劣化と湖の排水を引き起こすことも、この研究で明らかになった。
「降雨量が増えると地表水が減るというのは、直感に反するように思えるかもしれません」と、ウェブ氏の指導教員で研究の共著者でもあるジェレミー・リヒトスタイン氏は語る。「しかし、その物理的な説明はすでに科学文献にありました。雨水が土壌に熱を運び、永久凍土の融解を加速させることで、地表水を排水する地下水路が開くことがあるのです。」
永久凍土の融解加速が原因なら、歓迎できない知らせだ。北極の永久凍土は、有機物と地球温暖化をもたらすガスを蓄える天然の貯蔵庫である。
「永久凍土の土壌には、大気中のほぼ2倍の量の炭素が蓄えられています」とウェブ氏は語る。「永久凍土が融解すると、この炭素がメタンや二酸化炭素の形で大気中に放出されるおそれがあることを示す研究が、現在も数多く進められています。」
「雪だるまはすでに転がり始めている」
研究結果には明るい側面もある。湖の動態に関する従来のモデルは湖の拡大を予測しており、それによって周辺の永久凍土が融解するとされていた。しかし湖が干上がっているため、湖の近くの永久凍土はそれほど速く融解していない可能性が高い。
「何がどのようなトレードオフをもたらすのか、すぐにはっきりとは分かりません。しかし、湖の拡大による炭素の損失は、周辺地域で生じる損失より桁違いに大きいことは分かっています」とウェブ氏は語る。
研究チームは衛星データを用いて、北極圏全域における地表水の変化の大まかな傾向を特定し、研究結果を得た。リモートセンシングとして知られる衛星画像の活用は、広域的な問いへの答えを導くのに役立つとウェブ氏は言う。
「リモートセンシングのとても気に入っている点の一つは、答えるのは不可能に思えるほど大きな問いにも答えられることです。今ではその力があります」とウェブ氏は語る。「こうしたことを実現できる計算能力と資源が整ったのは、ここ5年から10年ほどのことです。」
研究チームは機械学習を用いて、湖面積の変化をもたらす気候変動のメカニズムを調べた。多数の衛星画像を活用して地表水の減少パターンを評価し、北極圏全域にわたる数十年分のデータを分析した。
大規模なデータセットの検索やモデルの実行には、Google Earth Engineや、フロリダ大学のHiPerGatorスーパーコンピューター上のPython環境など、堅牢なプログラムを活用した。
ウェブ氏が当初取り組もうとしていたのは、まったく別のテーマ、つまり北極圏のアルベド、すなわち地表の反射率だった。ウェブ氏の先行研究は、地表水がアルベドの変化を左右する重要な要因であることを示していたが、そもそもなぜ地表水が変化しているのかを詳しく扱った研究を見つけるのに苦労した。「自分のアルベド研究で引用したい論文を、自分で書きました」と同氏は語る。
近年の研究によると、湖の消失を食い止めるには、化石燃料の排出削減が永久凍土を守る最善の方法かもしれない。炭素排出量を減らせば、地球の気温上昇を抑え、地球を再び正しい軌道に戻せる可能性がある。
「雪だるまはすでに転がり始めています」とウェブ氏は語り、こうした変化を遅らせるために今行動する必要があると述べた。「今のやり方を続けても、うまくいきません。」
ウェブ氏の研究は、フロリダ大学自然資源・環境学部とNASA FINESSTフェローシップの資金提供を受けた。その他の共著者は、フロリダ大学、ウッドウェル気候研究センター、コルゲート大学、コネチカット大学に所属している。
