海氷の減少と記録的な高温に近い状態:今世紀が気候変動によって定義される理由

The Wahlenberg Glacier is seen in Oscar II land at Spitsbergen in Svalbard, Norway, August 5, 2019.
Some of the key things to know about the climate so far this year.Image: REUTERS/Hannah McKay
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今年は、ほとんどの地表面温度データセットにおいて、観測史上2番目に暖かい年となる見通しです。首位にあるのは、超エルニーニョの年である2016年のみです。2019年は、気温の上昇にほとんど寄与していない弱いエルニーニョが特徴となっている点で特筆すべきです。

2019年の夏には、北極における海氷面積の最小値が、衛星観測の記録が始まった1970年代後半以降で、2番目に低いの水準に並びました。2019年の4月、5月、7月、8月には、北極の海氷面積が観測史上最低を更新しました。

今年の公式データの4分の3が出そろった現時点で、カーボン・ブリーフの最新の「気候の現状」報告書から得られた主要な知見は次のとおりです。これは、四半期ごとのシリーズであり、世界の気候データを対象とするものです。

対流圏(地球の大気の最下層)の気温も非常に高くなっていますが、各計測グループの2019年の順位予測は異なります。例えば、あるデータセットでは2019年が観測史上2番目に暖かい年になる可能性が高いとされている一方、別のデータセットでは3番目または4番目に暖かい年になるとされています。

2019年も世界の海面上昇は続いており、特に年初の6か月間で上昇が顕著に速まっています。この海面上昇は、氷河や氷床の融解によってますます引き起こされており、現在では近年の海面上昇の3分の2を占めています。

観測史上2番目に暖かい年となる見通し

今年これまでの期間、世界各地で地表面温度は例外的な高水準となっています。NASAのGISTEMPデータセットによると、2019年は1月が4番目に暖かく、2月と5月は3番目に、3月、4月、8月、9月は2番目に、6月と7月は1800年代後半に記録が始まって以来最も暖かくなりました。これらの極端に暖かい夏の気温が、ヨーロッパやその他の地域で記録的な熱波を引き起こしています。

2019年5月1日から8月30日までに、長期的な気象観測所で記録された日別、月別、および観測史上の最高気温の推移のアニメーション。

今年の夏には、2回の大きな熱波によって、ヨーロッパで観測史上の新記録が数多く更新されました。

今年の最初の9か月間の平均気温は観測史上2番目に高く、「超エルニーニョ」によって押し上げられた2016年が依然として明確な記録保持者です。下図は、NASA GISTEMPデータセットにおける2019年のこれまでの気温(赤線)を過去の年(灰色線)と比較したものです。1月から年間平均までの各月の年初来の気温を示しています。

現時点では、ほぼすべての地表面温度記録において、2019年は2016年に次いで観測史上2番目に暖かい年となる可能性が極めて高いです。年末までの残りの月が異常に寒い状態が続かない限り、この結果は変わりません。同時に、2019年が2016年を上回って観測史上最も暖かい年となる可能性は極めて低いです。

2019年、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)は、陸域と海洋・雪氷圏に関する2つの特別報告書を発表しました。これらの報告書は、気候変動が世界の海洋と陸地に対して異なる速度で起きており、異なる影響を与えていることを明らかにしています。

下図は、1800年代後半以降の陸域(オレンジ)、海域(青)、および世界全体(黒)の温暖化量を示しています。データはNASA GISTEMPによるものです。2019年の世界の気温の予想範囲は赤いバーで示されており、これは現時点までの気温と現在のエルニーニョ予測に基づいています。

世界全体の気温は1800年代後半以降約1.1℃上昇していますが、陸域の温暖化はこれよりはるかに速く、1800年代後半の水準から約1.8℃上昇しています。海洋の温暖化は世界平均よりも緩やかで、現時点までの上昇は約0.7℃にとどまっています。地球の大部分は海洋に覆われているため、海洋が世界の気温に最も大きな影響を与えています。しかし、人間社会は陸地の上に築かれているため、はるかに速く温暖化している陸域の気温は、私たちが経験してきた温暖化を反映しています。

エルニーニョとラニーニャ現象(総称して南方振動、すなわちENSOと呼ばれます)は、長期的な地表面温暖化傾向に加えて、年々の変動の主な要因です。ENSO現象は、温度変動によって特徴づけられます。これは熱帯太平洋における海洋と大気の間で生じ、一部の年を暖かく、一部の年を涼しくする一因となっています。

一般に、エルニーニョ期間は他の月よりも気温が高い傾向があり、熱帯東太平洋の大きな温暖な海域が大気に余分な熱を伝えます。同様に、ラニーニャ現象は世界の気温を冷却します。どちらの場合も影響には若干のタイムラグがあり、現象の初期には世界の気温への影響は小さく、終盤、あるいはやや遅れて大きくなる傾向があります。

下図は、さまざまな科学グループが作成したENSO予測モデルの範囲を示しており、モデルの種類ごとの平均値を太い赤、青、緑の線で示しています。0.5℃を超える正の値はエルニーニョ状態を、-0.5を下回る負の値はラニーニャ状態を反映しています。

3か月期間(6月、7月、8月-JJA-など)のニーニョ3.4海域におけるENSO予測モデルImage: CPC/IRI ENSO予測

3か月期間(6月、7月、8月-JJA-など)のニーニョ3.4海域におけるエルニーニョ南方振動(ENSO)予測モデル。CPC/IRI ENSO予測から引用。

ENSOの状態は、2019年の残りの期間から2020年にかけて、中立または弱いエルニーニョ状態が続くと予測されており、近いうちに強いエルニーニョまたはラニーニャ現象が発生する可能性は比較的低いです。

対流圏の気温の相違

世界の陸域と海洋での地表面観測に加えて、衛星マイクロ波探査装置は、下部対流圏の推定値を1979年以降提供してきました。

次の記録は、リモートセンシング・システムズ(RSS)とアラバマ大学ハンツビル校(UAH)が作成したもので、過去20年間で温暖化の速度が大きく異なっており、2019年の最終的な順位についても意見が分かれています。RSSは地表面の記録と一致しており、2019年が観測史上2番目に暖かい年となる可能性が非常に高いことを示しています。一方、UAHは、2019年が2016年、2008年、そしておそらく2017年に次いで、観測史上3番目または4番目に暖かい年になる可能性が高いことを示しています。2つの記録は下図に示されており、RSSは赤、UAHは青で表されています。

これらの衛星は下部対流圏の温度を測定し、地表から約5kmの高さの平均気温変化を捉えています。この領域は地表よりもエルニーニョおよびラニーニャ現象の影響を強く受ける傾向があるため、衛星の記録では、これらの現象の期間中に対応してより大きな温暖化または冷却のスパイクが示されます。例えば、1998年が衛星観測では最も暖かい年の一つとして示される一方、地表面の記録では12番目に暖かい年程度にとどまるのはこのためです。これらの衛星記録は地表面温度を測定しているわけではないため、地表面温度の測定値と直接比較すべきではありません。

RSSとUAHの両方の衛星記録には、いくつかの大きな不確実性があり、近年、大幅な修正を受けており、各記録の以前のバージョンと比べて、RSSは温暖化する方向に、UAHは冷却する方向に修正されています。

海面上昇の加速

現代の海面は2019年に入って新たな最高水準に達しており、複合的な要因によるものです。すなわち、氷河や氷床などの陸氷の融解と、水が温められることによる熱膨張です。近年は、氷床と氷河の融解による海面上昇への寄与が大きくなっています。2018年BAMS「気候の現状」報告書によれば、2005年から2016年の間の海面上昇の合計のうち、氷河と氷床の融解が3分の2を占めていました。

下図は、1990年代初頭に衛星高度計で初めて測定されて以来の世界の海面上昇を示しています。

1993年1月から現在までの衛星データに基づく世界平均海面(提供元:AVISO)。カーボン・ブリーフがHighchartsを使用して作成したチャート。

1990年代初頭以降の衛星データに加えて、それ以前の世界の海面は、世界的な検潮儀測定のネットワークから再構築されています。これにより研究者は、海面が1800年代後半以降どのように変化してきたかを推定できます。

下図には5つの異なる海面上昇データセットが示されており(色付きの線)、1993年以降の衛星高度計による測定値(黒)も併せて示されています。最上段のグラフは、世界の海面変化の推定値(ミリメートル単位)を示しています。

1900年以降の海面上昇は0.18~0.2m(180~200mm)です。より新しいHayとDangendorfのデータセットは、より古いChurch and WhiteおよびJevrejevaのデータセットと比べて、海面上昇が小さい傾向を示しています。近年数十年の海面上昇の推定値はほぼ一致していますが、1980年以前では大きな食い違いが見られます。

これらのデータセット(Dangendorf、Hay、Church and White)の多くは、衛星高度計で測定された現在の海面上昇の速度は、1940年代に経験されたものより約50%速いことを示唆しています。

1993年以降の期間、高品質な衛星高度計データが利用可能になっていますが、この期間においても海面上昇の加速の証拠があります。最近の2018年BAMS「気候の現状」報告書によると、1993年以降の期間の海面上昇の加速は毎年約0.1mmです。これは、海面上昇の速度が10年ごとに1mm/年ずつ増加していることを意味します。(カーボン・ブリーフの新しい解説記事を参照。気候変動が海面上昇をどのように加速させているかについてのものです。)

北極の海氷面積、観測史上2番目に低い値

2019年の年半ばの大部分、北極と南極の海氷は観測史上最低水準で推移しました。北極では4月、5月、7月、8月のほとんどの期間で日別の観測史上最低値を記録し、南極では5月から7月にかけて記録的な最低値となりました。

北極では2019年の最初の3四半期のほぼ全期間、1979~2010年の期間の歴史的範囲を大きく下回って推移しました。夏季の最小海氷面積は、1970年代後半に記録が始まって以来、2007年と2016年と並んで2番目に低い値となりました。北極の夏季最小海氷面積がこれより低かったのは2012年のみです。近日中、北極では異常に遅い海氷の回復が見られ、現在は再び日別の観測史上最低値を更新している状態です。

下図は、2019年の北極と南極の海氷面積(実線の赤と青の線)、1979~2010年の記録における歴史的範囲(網掛け部分)、および観測史上の最低値(黒の点線)を示しています。

下図は、1978年から2019年までの各年について、年の週ごとの北極の平均海氷面積を示しており、2019年の現時点の推移は太い黒線で強調されています。(1978年以前は衛星による海氷面積の測定が利用できず、データの信頼性は大幅に低くなります。)

図は、1970年代後半以降、北極の海氷が明確かつ着実に減少していることを示しています。上部には濃い色(より古い年)、下部には薄い色(より新しい年)が示されており、より新しい年ほど大幅に低くなっています。現在の典型的な夏の北極の海氷面積は、1970年代および1980年代のほぼ半分です。

海氷面積は問題の一部しか示していません。海氷面積の減少に加えて、残存する海氷は、かつてこの地域を覆っていた氷よりも若く、薄くなる傾向があります。下図は、汎北極海氷海洋モデリング・同化システム(PIOMAS)のデータを用いて、1979年から2019年までの各年の北極の海氷の厚さを示しています。

PIOMASデータを用いた1979~2019年の北極の海氷の厚さImage: Zachary Labe

年の大部分にわたって海氷の厚さはかなり薄い状態でしたが、9月末までに、観測史上最も薄い水準に並びました。

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