近年の研究により、南極の湖はこれまでの記録より広範囲に分布していることが明らかになりました。
南極の夏季に気温が上昇することで、浮氷棚の上に湖が形成されています。
表面融解が進むほど、氷が割れるリスクは高まります。
科学者たちはこのデータを使って、崩壊のリスクが最も高い氷棚を予測するとともに、海面上昇への南極の寄与を明らかにしようとしています。
南極の夏には、気温が上がり、南極の約99％を占める巨大な氷床の表面の雪や氷が融けるほどになります。融けた水は集まり、この広大な大陸の縁に何千もの湖を形成します。その大半は、浮かぶ巨大な氷の台地、すなわち氷棚の上にできます。氷棚は大陸から海へと張り出しています。
こうした氷棚の表面にできる湖は、時として氷棚を崩壊させることがあります。最もよく知られた例は、南極半島にあるラーセンB氷棚の崩壊です。2002年、数週間のうちに完全に砕け散りました。
衛星は、崩壊前のラーセンBの表面で、何千もの湖が出現し、排水される様子を記録していました。科学者たちは、湖の融解水が氷棚内部の亀裂やクレバスを広げ、深くしたと考えています。これは水圧破砕と呼ばれる過程です。
氷棚はドアストッパーのように働き、さらに内陸にある氷河という膨大な氷の塊を支えています。しかし、水圧破砕によって氷棚が崩壊すると、そこへ流れ込む氷の川は海へと速く流れ出し、海面上昇につながります。
科学者たちは最近、南極氷床の周囲にある湖が、従来の想定よりも広範囲に及ぶことを発見しました。長距離水泳選手のルイス・ピューは、気候変動への意識を高めるため、2020年にこうした湖の一つを1キロメートル泳いで横断しました。では、湖に蓄えられた融解水の量は年ごとにどの程度変化し、それは気候条件とどう関係しているのでしょうか。私たちは同僚とともにこの問いを探る新たな研究を行い、その成果をNature Communicationsに発表しました。
私たちの研究は、南極氷床全体の周辺で、融解水の湖の面積と水量が年ごとにどう変化するかを初めて明らかにしました。世界最大の東南極氷床を撮影した衛星画像を2,000枚以上分析し、過去7年間にわたる湖の大きさと水量の変化を記録しました。
これまで、東南極氷床の表面にある融解水の湖の観測例は比較的少なく、年ごとの変化もほとんど知られていませんでした。そのため、気候変動の影響で一部の氷棚が崩壊しかけているかどうかを評価するのは困難でした。
一部の氷棚では湖の総水量が年ごとに最大200％変動し、氷床全体では最大72％変動することが分かりました。氷棚によって大きな差があります。氷床全体では、湖に蓄えられた融解水の総量は2017年にピークを迎えました。この水の量は、オリンピック規格のプール約930,000杯分に相当します。
温暖化が進むほど湖が増える
氷床表面で融解が起きると、湖ができるだけではありません。水は表面下の地層にある空隙にも浸透し、気温が下がると凍ります。フィルンと呼ばれるこれらの層は、まだ氷に圧縮されていない古い雪でできています。
毎年、融解量が降雪量を上回ると、フィルンの空気が再凍結した融解水に置き換わります。そうなると、翌夏に生じる融解水は表面に集まり、湖を形成せざるを得なくなります。表面の融解が進むほど、フィルンはスポンジのように水で飽和し、表面にできる湖が増えて、氷が割れるリスクも高まります。
湖の量が年ごとにどう変化するかを調べるため、私たちは湖ができる南極の氷棚について、フィルンの空気含有量、表面融解、流出水のモデルシミュレーションを行いました。氷床全体では、夏の気温とフィルン中の空気量が、融解水の湖の総面積と水量を左右する重要な要因だと分かりました。また、衛星画像から、一部の氷棚では湖の分布域がすでに氷の割れやすい地域へ広がっていることが確認されました。
興味深いことに、衛星画像で湖が観測された場所と、モデルが予測した湖を形成し得る融解水の量との間には、大きな差があることが分かりました。つまり、表面融解、ひいては湖の形成を予測するうえで、地域の気候条件は私たちが考えていた以上に重要です。南極周辺の将来の表面融解水をより正確に予測するには、こうした過程を十分に再現できるよう、気候モデルをさらに改良する必要があります。
地球温暖化が進む世界では、こうした湖は今後も、崩壊しやすい氷棚へ広がっていく可能性があります。私たちの研究は、氷床全体のどこで現在湖が形成されているのかだけでなく、湖の年ごとの変化を左右する要因の理解にも前進をもたらしました。これは、崩壊のリスクが最も高い氷棚を予測し、海面上昇への南極の寄与についてモデル予測を改善するうえで重要です。
