科学者たちは氷河の重さを量って、それがとても薄いことを発見しました...

2022年12月、国連総会は、2025年から毎年3月21日を世界氷河の日と定める決議を正式に可決しました。氷河の祝日は来年まで祝われませんが、サイエンス・アドバンス誌の最近の研究は、私たちが氷河に引き続き注意を払う必要があることを示しています。南極の氷棚の40％が過去25年間で大幅に縮小しており、人間の活動が極地環境に重大な影響を及ぼしていることを示しています。そのうち48の氷河は重量の30％以上を失い、7兆5000億トンの融解水が海に流れ込み、海洋循環に影響を与えて一連の連鎖反応を引き起こしている可能性がある。

美しい夏の日、グリーンランド沖で氷山が溶ける（ギャラリーからの著作権画像、転載は著作権紛争を引き起こす可能性があります）

01 氷河の「重さ」を知るには？

科学者は氷河の面積、厚さ、重量の変化をどうやって知るのでしょうか?

氷河の面積を推定する方法はたくさんあります。昔は、氷河の分布図を描き、方眼紙のマス目を数えることで推定することができました。今では、ドローンを使って衛星リモートセンシング画像を測定・閲覧し、氷河の大きさを判定したり、コンピューターを使って特定のエリアのデータを取得したりすることができます。

氷河の厚さは、断面を直接測ったり、掘削によって測定したりすることができます。氷河の断面が急峻な場合は、測定ロープを上から下まで垂直に引っ張るか、距離計を使用して断面の高さを直接測定することで、その地点の氷河の厚さを知ることができます。掘削はより複雑です。井戸が垂直で氷河の底まで達していることを確認する必要があります。掘削の深さは氷河の厚さに等しい。

これはエベレスト山の麓にあるロンブク氷河です（出典：新華社通信）

重力計や地中レーダーなどの機器の助けを借りて、氷河の厚さに関する情報をより簡便に得ることも可能です。たとえば、1968 年に科学者たちは重力計を使用して、エベレスト山の麓にあるロンブク氷河の 2 つのセクションの氷の厚さデータを観測しました。 2009年には、地中レーダーを使用して、東龍北氷河の厚さのより包括的な測定が行われました。

図中、黒線L1～L8はエベレスト東ロンブク氷河の地中レーダー厚さ測定線の分布、赤線C1～C5は氷河谷断面の分布、青線は氷河の主流線です。氷河の末端はC1付近にあり、P1とP2で地中レーダー波速度測定が行われた。 【1】

P1とP2における地中レーダー波速度測定結果では、氷と岩石の境界が明確に示されています。明るい点に対応する速度 0.13 m/ナノ秒は、氷河表面と氷と岩の境界面の間の平均波速度です。これを 400 ナノ秒の時間に掛けると、P1 と P2 の氷河の厚さは約 52 メートルになります。 【1】

これらは東龍北氷河のL1-L8のレーダー測定であり、氷層の厚さと氷河下の地形がはっきりと確認できます。 【1】

複数の地点における氷河の厚さがわかれば、コンピュータモデルを通じて氷河全体の平均厚さと最大厚さを計算することができます。ポイントの数が多く、均等に分散されているほど、取得されるデータの精度は高くなります。例えば、氷河の厚さの測定データによると、東龍北氷河の平均厚さは約190メートル、最大厚さは約320メートルです。面積と平均厚さから氷河の体積データを取得し、それを氷河の平均密度で乗算すると、氷河の重量データを取得できます。異なる期間のデータを比較することで、氷河の重量の変化を理解することができます。

02 溶けた水が海に流れ込むとどのような影響がありますか?

氷河は大量の陸上の淡水を蓄えます。この淡水が短期間で海に入ると、海水の塩分濃度が著しく低下し、海水本来のバランスが崩れ、海流などの海洋の動きにも影響を与えます。

海流が形成される理由はたくさんあります。いくつかは、海上を吹く貿易風や偏西風などの卓越風によって引き起こされます。海水が流れ始めると、ある場所では海水が多くなり、他の場所では海水が少なくなります。水が多い場所から水が少ない場所へ流れます。これが補償フローです。密度の違いによって影響を受けるものもあります。たとえば、ジブラルタル海峡の両側の海水の密度は異なります。密度は地中海側では高く、大西洋側では低くなります。表層海水は大西洋から地中海へ流れ、深層海水は地中海から大西洋へ流れます。これが密度電流です。

海流の模式図（ギャラリーからの著作権画像、転載は著作権紛争を引き起こす可能性があります）

さまざまな海流が温水や冷水を他の海域に運び、異なる海域間の熱交換を促進します。西ヨーロッパは北大西洋海流の影響を受けており、大量の水蒸気と熱をもたらします。緯度は比較的高いのですが、冬の最も寒い月の平均気温は0度を超え、一年を通して穏やかで湿度の高い温帯海洋性気候となっています。

融解水により海水の密度が低下すると、本来の海流が遮断され、当該地域の気候、植生などの環境が大きく変化する可能性があります。第四紀の地質史では、気候の温暖化により、北アメリカの氷河が溶けて海に流れ込み、海水の性質が変化し、北大西洋暖流が遮断され、西ヨーロッパは非常に寒く乾燥した環境に陥りました。

03 雪解け水が海に流れ込むのを止めることはできますか？

溶けた水が海に流れ込むと、海流、気候、植生などに大きな影響を与えますが、私たち人間は溶けた水が海に流れ込むのを直接防ぐことができるのでしょうか?答えはノーです。世界中の氷河の量は膨大だからです。南極大陸の多くの氷河のうち48の氷河の融解水量だけでも、25年間で7.5兆トンに達した。現在のレベルでは、人間がこれほど大量の水が海に流入するのを防ぐことは不可能です。

氷河は淡水なので、溶けた淡水を人間が利用すれば水不足の問題を解決できるのではないか、という人もいます。アイデアは素晴らしいですが、実行するのは非常に困難です。南極大陸は他の人口密集地域から遠く離れており、溶けた水を巨大な容器に集めて水不足地域に輸送する必要があり、非常にコストがかかります。

アラブ首長国連邦はかつて、自国の水不足問題を解決するため、南極の氷山を中東まで輸送する計画を立てたが、途中での融雪水の貯留の問題を解決できず、距離が長いためコストが膨大になるため、最終的に断念した。

2006年、ノルウェー北部のスヴァールバル諸島の海域の氷山にいたホッキョクグマ（出典：新華社通信）

04 他に解決策はありますか?

私たちは、南極の氷河が溶けて地球環境に大きな影響を与えるのを、何もできずにただ見ているだけなのでしょうか?完全に真実というわけではありません。南極の氷河の融解の根本的な問題は、二酸化炭素に代表される温室効果ガスの排出による地球温暖化です。鐘を鳴らした人はそれを解かなければなりません。過剰な二酸化炭素排出の問題を根本的に解決することによってのみ、この問題を回避することができます。

2012年のフォックス氷河の全景（左）と2021年4月19日のフォックス氷河の航空写真（右）の比較（出典：新華社通信）

現在、世界中の多くの国々が独自の二重炭素目標を掲げています。中国は、2030年までに二酸化炭素排出量をピークにし、2060年までにカーボンニュートラル、つまり二酸化炭素排出量と吸収量が互いに相殺し、二酸化炭素排出量を実質ゼロにすることを約束している。

二元炭素目標をより効果的に達成するために、各国は新エネルギーや省エネ、排出削減、炭素排出量の削減、炭素吸収量の増加など、多くの分野で収入を増やし、支出を削減してきました。太陽熱、風力、水力などの低炭素エネルギーの利用を増やし、大量の二酸化炭素を排出する化石燃料の割合を減らし、エネルギーの利用を増やします。木を植えると植物による二酸化炭素の吸収量が増加します。二酸化炭素の純排出量の増加が止まれば、地球温暖化の速度は効果的に緩和され、南極の氷河後退の問題も効果的に抑制される可能性があります。

参考文献:

【1】Zhang Tong、Xiao Cunde、Qin Xiang、他エベレスト東ロンブク氷河の厚さ測定と地形特性分析[J]。氷河・地質凍結学ジャーナル、2012年、(5):1059-1066。

著者: 楊帥斌、中国地質科学院第四紀地質学博士、北京第十一学校の地理教師

査読者: 董漢文、中国地質科学院地質学研究所准研究員

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社