新たな研究によれば、グリーンランドの広大な氷床は、21世紀中に従来考えられていたよりも速く融解する可能性があります。
グリーンランドの氷床は地球上で2番目に大きな氷の塊であり、世界の海面を7.2メートル押し上げるのに十分な水を蓄えています。
新モデルは、21世紀末までに旧モデルよりも融解期間が22日長くなると予測しています。
新たな研究によれば、グリーンランドの広大な氷床は、21世紀中に従来考えられていたよりも速く融解する可能性があります。
グリーンランドの氷床は地球上で2番目に大きな氷の塊であり、世界の海面を7.2メートル。たとえ今後数十年の温暖化が低水準に抑えられても、グリーンランドの氷床の融解は今後数十年で前例のない速度に達し、世界の海面上昇に大きく寄与すると見られます。
本研究は、『Nature Communications』に掲載されたもので、新（CMIP6）モデルと旧世代（CMIP5）モデルにおけるグリーンランド氷床からの将来の海面上昇の推計を比較しています。本研究では、同じ排出シナリオを用いた場合、21世紀のグリーンランド氷床による海面上昇への寄与は、CMIP6モデルでは対応するCMIP5モデルよりも常に大きいことが明らかになりました。（Carbon Briefによる詳細なCMIP6の解説も参照：解説記事。）
本研究によれば、これは主にCMIP6モデルが21世紀にわたってより大きな気温上昇を予測していることによるものです。例えば研究者らは、非常に高い排出シナリオにおいて、新モデルは21世紀末までに旧モデルよりも融解期間が22日長くなると予測することを明らかにしました。
全体として研究者らは、CMIP6シミュレーションにおいて、グリーンランドに起因する21世紀の海面上昇は、低排出の将来シナリオでは2.6cm、中排出シナリオでは2.8cm、高排出シナリオでは5cm高くなると推計しています。
グリーンランド氷床のモデル化
今世紀におけるグリーンランド氷床の可能性の全範囲を捉えるため、本研究では代表濃度経路（RCP）と呼ばれる一連の温暖化シナリオを検討しています。
各RCPシナリオは、人間活動の結果として地球システムに加わる追加的なエネルギー量である、気候の「放射強制力」の違いを示しています。強制力が高いほど、世界の気温上昇はより大きくなります。
本研究は、これらのシナリオのうち3つに焦点を当てています：RCP8.5、RCP4.5およびRCP2.6です。これらはそれぞれ、非常に高い排出のベースラインシナリオ、今後数十年に世界が辿る可能性が高いと見られる経路に概ね一致する中間シナリオ、および温暖化を2℃に抑える厳格な緩和シナリオを表しています。
研究者らは2組の気候モデルを用いています。これらは結合モデル相互比較プロジェクト（CMIP）に由来するもので、世界的なモデリングの取り組みです。これらは最新のCMIP6モデル群と、旧来のCMIP5モデル群です。
CMIP6の主要な違いの一つは、5つの「共有社会経済経路」（SSP）を用いている点です。これはRCPに併せて示される社会経済的な筋書きです。
CMIP6モデルは、RCPとSSPを組み合わせたシナリオを用いることで、地球の将来変化をより包括的に説明しています。例えばCMIP6のSSP58.5シナリオは、化石燃料に依存した経済発展の筋書きを描き、それに伴う高い温暖化レベルを詳述しています。
気候科学者のDr Ruth Mottramは、デンマーク気象研究所に所属しており、本研究には関与していませんが、これらのシナリオの重要性について次のように説明しています：
「SSP585とRCP8.5は同じシナリオではないことを覚えておくことが重要です。したがって、本研究は、世紀末にどこに到達するかが、最終的な排出量と同じくらい、あるいはそれ以上に重要であることも示しています。」
Mottram氏はまた、Carbon Briefに対して、「過去数十年のグリーンランドの観測された融解と流出から、CMIP5モデルは低めに見積もられているように思われることを既に把握していました」と語りました。さらに、CMIP6モデルは「更新された物理学」を備えており、「より良い仕事」をしているように見えると付け加えています。
Dr Stefan Hoferは、本研究の筆頭著者であり、オスロ大学の博士研究員ですが、Carbon Briefに対して、「紙の上では、CMIP6モデルはより高い解像度とより精緻な物理学を備えています…しかし、現段階ではCMIP6の世界がCMIP5の世界よりも起こりやすいかどうかは言えないため、慎重になる必要があります」と語りました。
CMIP6モデルはより高温になる
CMIP5モデルとCMIP6モデルの結果の間で最も顕著な変化の一つは、後者が21世紀にわたってより大きな気温上昇を予測していることだと、本研究は示しています。これは特に北極域で顕著であり、「北極増幅」により、高緯度地域の気温が世界平均を大きく上回って上昇しています。
本研究では、CMIP5およびCMIP6モデルにおける様々なRCPおよびSSPシナリオを比較しており、当初は最も高い排出シナリオに焦点を当てています。CMIP5ではRCP8.5、CMIP6ではSSP58.5です。以下の図は、両者の地球規模および北極域の温暖化シミュレーションを比較したものです。
この図は、高排出シナリオにおいて、CMIP6モデルは2100年までに世界平均気温の上昇がCMIP5モデルより0.6℃大きいと予測していることを示しています。北極域ではこの差がより顕著で、CMIP6モデルはCMIP5モデルより1.3℃大きい気温上昇を予測しています。
Hofer氏は、CMIP6における気温の上昇は、温室効果ガスに対する感度の向上によるものだと説明しています。彼はCarbon Briefに対して次のように語りました：
「CMIP6モデルは温室効果ガス排出、ひいては地球の気温に対してより敏感であるように見えますが、特に北極域はCMIP5よりも大きく温暖化します。したがって、人為的な強制力のレベルが類似しているにもかかわらず、CMIP6の世界ではグリーンランドはCMIP5の世界よりも多くの質量を失うことになります。」
Mottram氏は、より高い気温は、人為的な温暖化を強める「フィードバック」の結果である可能性があると付け加えています：
「CMIP6モデルは北極域でさらに高い気温を示しており、これは海氷や雲に影響を与え、グリーンランド氷床の融解における重要なフィードバックであるように思われます。」
研究の著者らは、CMIP5モデルとCMIP6モデルが今後数十年の世界平均気温をほぼ同じと予測していることを指摘しています。CMIP6モデルがCMIP5よりも有意に高い気温を予測し始めるのは2050年以降のみです。しかし、両モデル群のこの乖離は北極域では約20年早く、2030年頃に生じています。
グリーンランド氷床の年周期
CMIP6シミュレーションにおけるより高い温暖化速度は、グリーンランド氷床に連鎖的な影響を及ぼしています。
以下の図は、様々なモデルシミュレーションにおける氷床の「表面質量収支」（SMB）を示しています。SMBは、年間を通じて氷床が蓄積する雪の量と、その表面で融解によって失われる量（「アブレーション」と呼ばれる）を比較したものです。（氷床は、縁辺での海洋による融解や、氷山の分離によっても氷を失います。）
グリーンランドのSMBは、年間の大部分でプラスとなる傾向がありますが、毎夏の季節的な融解が始まると、ゼロを下回るまで急落します。
この周期は以下の図で確認できます。現在の気候（薄青色およびオレンジの線）と、最も高い排出シナリオ下での世紀末（赤色および濃青色）のCMIP5およびCMIP6シミュレーションを示しています。
この図は、1981〜2010年においてはCMIP5とCMIP6モデルの違いは「無視できる程度」である一方、21世紀末にはいくつかの顕著な違いが見られることを示しています。高排出シナリオの2071〜2100年において、CMIP5シミュレーションにおけるピーク時の日別融解量は1日あたり15Gt（150億トン）（Gt/日）ですが、CMIP6ではそれより50％多い23Gt/日です。
さらに、論文によれば、融解期間（融解量が蓄積量を上回り、表面質量収支が減少している日数）は、CMIP6ではCMIP5よりも7日早く始まり、15日長く続きます。
著者らは、この変化の大部分は融解の強度の増大によるものであり、CMIP5とCMIP6の間で蓄積量の差はほとんど見られないと指摘しています。これにより、気温の上昇と北極増幅が、グリーンランド氷床からの融解の増加を引き起こす主要因であると結論づけています。
Hofer氏は、この気温上昇がグリーンランド氷床にとって持つ意味を次のように説明しています：
「極端な高排出シナリオ（RCP8.5およびSSP585）の結果は、CMIP5のRCP8.5ではグリーンランドによる海面上昇への寄与が約9.9cmである一方、CMIP6のSSP585では17.8cmになることを示しています。これは約80％高い寄与であり、極端な高排出シナリオにおける人為的排出による放射強制力は同じか類似しているにもかかわらずです。」
しかし、本研究はまた、温暖化によって、通常は蓄積に寄与する降雪が雨に変わり得ることも明らかにしています。これは氷床の表面アルベドに影響を与え、すなわち入射する日光をどれだけ反射するかに影響し、さらなる融解につながる可能性があります。高排出のCMIP6シナリオでは、対応するCMIP5シナリオと比べて降雨が47％多く見られました。
グリーンランド氷床では、いつ閾値を超えるのか？
地球の気温が上昇するにつれ、グリーンランド氷床はより速く融解しています。論文によれば、グリーンランドの海面上昇への寄与における最近の増加の60％は、表面流出の増大によるものです。
年間を通じて平均すると、グリーンランド氷床の表面質量収支は現在プラスであり、蓄積量が融解量を上回っていることを意味します。（ただし、氷床の縁辺での融解や氷山の喪失を含む全体の質量収支は、過去10年間にわたって平均で年間2500億トンの損失を記録しており、次第にマイナスに傾いています。）
しかし、気候が温暖化を続けるにつれ、氷床は年間の表面融解量が蓄積量を上回り、平均して表面質量収支がマイナスとなる地点に達する可能性があります。
気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の2018年の1.5℃特別報告書は、「表面融解による氷床の年間質量損失が降雪による質量増加を上回る閾値」は、有用な指標」であり、グリーンランド氷床の行方が他のフィードバックおよびティッピングポイントに関係することを示すと指摘しています。
以下の図は、さまざまなRCPシナリオ、またさまざまなモデルを用いた場合に、この閾値がいつ超えられる可能性があるかを示しています。
本研究で前述した高排出シナリオでは、この閾値はCMIP6では2046年までに超えられ、CMIP5では2058年です。閾値を超えた後も、表面質量収支は減少し続けます。
中排出シナリオ（RCP4.5）では、この閾値はCMIP6では2066年に超えられますが、CMIP5では21世紀中のいずれの時点でも超えられません。最後に、低排出シナリオ（RCP2.6）では、この閾値はCMIP6でもCMIP5でも決して超えられません。
本研究によれば、グリーンランド氷床による21世紀の海面上昇への寄与は、世界の放射強制力が同程度であるにもかかわらず、CMIP6モデルでは対応するCMIP5モデルよりも常に大きいことが示されています。CMIP6では、CMIP5と比べて、低排出の将来シナリオでは海面上昇が2.6cm、中排出シナリオでは2.8cm、高排出シナリオでは5cm高くなると予測されています。
Mottram氏は、複数の異なるシナリオを含めることが本論文の重要な特徴であると述べています：
「この分析で非常に優れている点は、高位のシナリオに焦点を当てているものの、低位のシナリオについても推計を示しており、そこでも同じ効果、すなわちCMIP6における氷損失の推計はCMIP5よりも高いことを示している点です。」
