解像度30メートル！中国北東部の大規模かつ高解像度の永久凍土マッピングにおける新たな進歩

永久凍土とは何かご存知ですか？永久凍土はその名の通り、0℃以下の凍った土壌です。土の中には氷がありますが、表面には雪はありません。永久凍土は一般に高緯度地域と中低緯度地域の高山や高原に存在します。地球上の永久凍土の総面積は約3500万平方キロメートルで、大陸の総面積の25％を占めており、かなりの割合です。その中でも、永久凍土が最も広範囲に分布している国はロシアとカナダです。私の国にも永久凍土があり、主に中国東北部北部、北西部の山岳地帯、青海チベット高原に分布しています。

外部の気候条件に応じて、季節の変化とともに永久凍土の一部が定期的に解けます。土壌が冬に凍結し、夏に完全に溶ける場合、このタイプの永久凍土は季節性永久凍土と呼ばれます。永久凍土が厚かったり、外気温が一年中低かったりすると、永久凍土は何年も凍ったままになったり、少なくとも 3 年連続で凍ったままになったりします。このタイプの永久凍土は永久凍土と呼ばれます。永久凍土は一般に、高緯度および高標高地域では厚く、低緯度および低標高地域では薄くなります。高緯度から低緯度へ、高緯度から低緯度へ向かって徐々に薄くなり、ついには完全に消滅します。

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私の国の北東部には大量の永久凍土が分布しています。しかし、地球温暖化や人間活動の影響により、ユーラシア永久凍土帯の南端に位置する中国東北部の永久凍土帯の表面温度は徐々に上昇し、凍結層の厚さは徐々に減少し、永久凍土の面積も年々縮小している。しかし、どれくらい削減されたのでしょうか?現在永久凍土が残っている場所はどこでしょうか、そして永久凍土はどこに消えてしまったのでしょうか?永久凍土があるところの厚さはどれくらいですか?こうした状況は非常に不明確です。中国北東部の永久凍土の動的な変化を反映できる永久凍土の熱安定性分類基準とマッピングが不足しています。 2023年まで、多くの研究・工事プロジェクトは依然として我が国が1970年代に作成した地域永久凍土分布図を参照しており、地域の基礎科学研究や総合的な計画・建設の発展に深刻な制限を与えています。

最近、東北林業大学寒地科学工程研究所のShan Wei教授のチームは、約10年にわたる調査、観察、研究を経て、中国東北部の最新の30メートル解像度の永久凍土分布と時空間変化マップを完成させ、「表面凍結数モデルに基づく中国東北部の永久凍土の熱状態マップ」と「中国東北部の永久凍土温度の空間分布と変化特性」というタイトルで国際ジャーナル「Remote Sensing」と「Sustainable Development」に発表し、中国東北部の大規模かつ高解像度の永久凍土マッピングにおける新たな突破口となった。

シャン・ウェイ教授のチームは、2003年から2019年までの年間平均地表温度と地表凍結数（SFnc）の分布と変化を分析した。分布図は、中国北東部に極めて安定した永久凍土地域が存在しないことを示している。気温の継続的な上昇により、安定した永久凍土の分布は縮小しています。 2003年から2019年までのわずか16年間で、永久凍土の面積は327,700平方キロメートルから271,000平方キロメートルに減少しました。半安定永久凍土の面積はわずかに増加しており、遷移的または不安定な永久凍土の面積も増加しています。

永久凍土の分布特性を見ると、低温の永久凍土は主にモヘの最北端から大ヒンガン山脈の中央にあるアルシャンまでの大ヒンガン山脈に分布していることがわかります。地域的な観点から見ると、永久凍土層の温度を制御する主な要因は高度です。しかし、全体的な観点から見ると、緯度が永久凍土の分布を制御する主な要因です。永久凍土の熱分布の全体的な変化は、永久凍土帯の南境界の北方移動、地域永久凍土の熱状態の低下、および永久凍土の融解後の準安定、遷移または不安定な永久凍土帯の数の増加によって特徴付けられます。

この研究成果は、我が国北東部の永久凍土と環境に関する地域研究にさらに詳しい基礎データを提供するとともに、ユーラシア大陸の永久凍土地域における気候変動フィードバック、自然災害プロセス研究、陸生生態系の反応警報と予防に重要なデータ支援を提供するものである。

参考文献

[1]https://doi.org/10.3390/su14138178

企画・制作

この記事は科学普及中国-星空プロジェクトの作品です

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作｜中国科学技術出版有限公司、北京中科星和文化メディア有限公司

著者: 曽新悦 ポピュラーサイエンスクリエイター 査読者: 張玉秀 中国科学院地球惑星科学学院准教授 編集者: 鍾延平