2022年、世界有数の大河川の一部で水位が過去最低水準まで低下しました。
米国のミシシッピ川では、はしけが浮かべないほど水位が下がりました。
産業や地域社会が将来によりよく備えられるよう、大河川が気候変動にどう反応するかを理解することが極めて重要だと専門家は述べています。
河川は都市と生態系をつなぐ重要な交通路です。干ばつが進むと水位が下がり、河川の航行はより困難で高コストになります。
2022年、世界有数の大河川の一部では水位が過去最低水準まで低下しました。その中には、ヨーロッパのライン川や中国の長江も含まれます。テネシー州メンフィスでは10月中旬、ミシシッピ川の水位が、はしけが浮かべないほど低下したため、浚渫や上流の貯水池からの特別放流が必要となり、航路の水深を確保しました。
初冬の早い時期の降雨のおかげで、ミシシッピ川下流域の状況はやや緩和しているかもしれません。しかし、メンフィス大学の地球 科学者である私たちは、今年の水位の劇的な低下を、気候変動によって様変わりした未来の前触れと見ています。メンフィス大学。
河川のはしけ輸送は、穀物などのばら積み貨物や大型機材を長距離輸送する効率的な手段です。ただし、それが成り立つのは通常の水位が保たれている場合に限られます。気候変動によってミシシッピ川の極端な低水位と高水位の振れ幅が大きくなり、通常の水位がもはや当たり前ではなくなっているため、今後は河川輸送の遅延が増える可能性があります。
流量の大幅な減少
干ばつは、降水量が平年を下回ると始まる傾向があります。気温、風、曇りの程度、地域の土壌の種類など、ほかにも多くの要因が干ばつの深刻さを左右します。土壌はそれ以前の数か月間の降水を蓄え、河川への流れを保つことで、下流域で水量が減り始める時期を遅らせることがあります。
メンフィスでは2022年6月下旬に高温で乾燥した天候となり、初秋まで続きました。気温の上昇により蒸発量が増え、土壌水分が減少した結果、急速に進行する干ばつが発生しました。数週間のうちに進行する干ばつです。
ミシシッピ川の流域は、120万平方マイル（320万平方キロメートル）に及び、米国本土の40％を超える地域から水を集めます。そのため流量は非常に大きく、特に支流が次々と流れ込む下流域で顕著です。
水位が平常であれば、毎秒50万立方フィート（1万4,000立方メートル）を超える水がメンフィスを通過します。これは、カリフォルニア州パサデナのローズボウル・スタジアムを1分足らずで満たせる量です。
水がこの地域に届くまで長距離を移動するため、ミシシッピ川下流域の流量は降水量の変化にすぐには反応しないことがあります。しかし、最近の急速に進行する干ばつでは、8月から10月にかけて川の水位が急激に低下し、2022年10月20日、メンフィスで過去最低水位を記録しました。11週間で水位は20フィート低下しました。
急速に進行する干ばつのパターンの変化
2022年の急速に進行する干ばつは、ミシシッピ川下流域の年間最低水位が過去1世紀にわたり低下してきた長期的傾向の中で起きました。つまり、年ごとの最低水位がさらに低くなっているのです。
こうした極端な低水位の主な原因は2つあります。第一に、洪水対策として、閘門、ダム、堤防の建設が1930年代に始まり、上流で川の流量のより大きな割合をせき止めるとともに、流量の変動を小さくしてきました。その結果、意図せず低水位の事態がより深刻になりました。
第二に、2022年の急速に進行する干ばつは、過去の極端な低水位の際とは異なる地域に影響しました。過去には、高温で乾燥した天候による急速に進行する干ばつは、ミシシッピ川に流れ込むミズーリ川やオハイオ川の支流を中心に発生し、そのためミシシッピ川下流域に届く水量が減りました。2022年、支流域の土壌水分は平年並みでしたが、米国中部のミシシッピ川本流域で急速に進行する干ばつが発生しました。蒸発量が増え、ミシシッピ川下流域の水位が低下しました。
ミシシッピ川のような大河川では、主要な支流の水量が平年並みでも本流の水位が下がることがあります。この考え方は、水文学的な干ばつについての従来の見方に反します。ミシシッピ川流域で今年起きた歴史的な事象は、高温によって蒸発量が増え、土壌がより「水を欲する」ようになることで、気候変動が大河川を変えている証拠です。
はしけ輸送の滞留
ミシシッピ川は、農業州から国内市場や輸出市場へ穀物をはしけで運ぶための重要な水路です。商業輸送では、はしけが最も低コストで持続可能な選択肢です。
ホッパー型はしけ1隻は、乾燥貨物を鉄道車両16両またはトラック70台分積載できます。大豆、トウモロコシ、小麦を含む米国の農産物輸出の約92％が、ミシシッピ川流域を通って輸送されます。
水位が低下すると、はしけが航行できるだけの水深がある区間が減ります。2022年10月7日には、川の通航止めにより、ミシシッピ川沿いの各所で2,000隻を超えるはしけが滞留しました。低水位によって、上流・下流の両方向への輸送が妨げられました。
収穫期ははしけ輸送の需要が高まるため、輸送費が上昇します。はしけ運賃は、市場の需給、はしけ船団の規模、その他の要因によって大きく変動します。
ミシシッピ川では、低水位による航行制限で、はしけによる穀物輸送の週間費用が急騰しました。はしけ輸送の平均運賃は、2022年夏の1トン当たり約11～12米ドルから、同年10月には1トン当たり71米ドル超に跳ね上がりました。11月には1トン当たり平均27.25米ドルまで下がりましたが、それでも通常の運賃の2倍を超えていました。
今後増える低水位への備え
大気の気温が上昇すると、より多くの水が蒸発して干ばつを引き起こす一方、大気中により多くの水分が保持され、極端な降雨につながる可能性があります。北米の先史時代の河川記録によると、1,000年前の温暖な気候によって降水パターンの変動が大きくなり、深刻な干ばつの合間に極端な洪水が発生しました。これは現在のミシシッピ川下流域で見られる状況に似ています。
過去100年間で、ミシシッピ川渓谷では、極端な乾燥から極端な多雨へと年ごとに変化する頻度が高まっています。この傾向は、地球の気温が上昇し続ける中、気候変動によって今後も続くと予想されます。
穀物を輸送する企業は別の輸送手段を探すことになり、川の航行を可能に保つため、繰り返し浚渫が必要になるかもしれません。その結果、輸送費が上がり、コスト増は消費者に転嫁されます。
川の水位が低いと、メキシコ湾から塩水が北上し、ルイジアナ州南部の飲料水の供給源を汚染するおそれもあります。これを防ぐため、陸軍工兵隊は、淡水より密度が高くその下に沈む塩水が上流へ移動するのを阻む水中堤防を建設しています。
20世紀を通じて、ミシシッピ川の河川工学は、洪水を減らす必要性に基づいて進められてきました。今後も洪水対策は重要ですが、低水位の事態が起きるリスクも高まります。米国が水文学的な極端現象の新時代に入る中、産業や地域社会が将来によりよく備えられるよう、流域や大河川が気候変動にどう反応するかを理解することが極めて重要だと私たちは考えています。
