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2024-01-28 14:43:59
著者: アレクサンダー フレイザー タスマニア大学と Takenobu Toyota, 日本の北海道大学。
南極の海氷はすべて同じというわけではありません。 そして、科学者が気候システムへの影響を理解するには、より詳細な情報を知る必要があります。
2023年、南極の海氷が間違った理由でニュースの見出しを飾った。
1978年に遡る衛星記録に基づくと、1月に記録された史上最低の範囲で始まりましたが、それ自体が憂慮すべき兆候です。
通常、南極の海氷は2月に最小範囲約300万平方キロメートルに達します。 2023年には、約200万平方キロメートルしか集められない。
しかし、今年後半に起こった出来事は、専門家を本当に驚かせた。その範囲は、ほぼ年間を通じて記録的な低水準であっただけでなく、この記録の規模は、多くの科学者が年初に可能だと考えていたものをはるかに超えていた。
通常、9月には最大約1,900万平方キロメートルまで着実に増加しますが、2023年の南極の海氷は1,700万平方キロメートルにも達しませんでした。
この追加の約 200 万平方キロメートルが冬の間に成長しないことは大きな懸念であり、気候システムの大きな変動を示しています。
研究者らはしばらくの間、大気と海洋の温暖化が本格化するにつれて、南極の海氷の面積がゆっくりと縮小し始めると予想してきたが、この巨大な異常は気候科学者らを驚かせたと言っても過言ではない。
2023 年の南極海氷の異常現象については科学者たちはまだ完全な理解に至っていない。氷海のモデル作成者たちはその答えを求めて熱心に取り組んでいるが、最善の努力にもかかわらず、科学者たちは海氷の多くの重要な特性についてまだ十分に分かっていないという認識もある。 。
海氷がある場所（そしてない場所）
氷が占める面積は広大であるため、大規模な監視には衛星による測定が鍵を握る。
1978 年以来、研究者たちはほぼ毎日海氷の範囲を測定できるようになりました。 これは、地表からのわずかなマイクロ波放射を観測できる極軌道衛星によって行われ、これらの測定は今日まで続けられています。
しかし、その範囲は海氷パズルの 1 ピースにすぎません。 海氷を完全に理解するには、その特性と、気候システムでさまざまな役割を果たすさまざまな種類の海氷について、さらに知る必要があります。
海氷の動き
海氷の広がりと同様に、流氷の移動速度は、いわゆる必須の気候変数です。
海氷の動きに関する知識がなければ、ある地域で生産され、別の地域に「輸出」される氷を説明する方法はありません。それは、本の最後のページだけを読んで本の内容を理解しようとするようなものです。
繰り返しになりますが、地球の衛星観測のおかげで、研究者たちは 1990 年代以来、毎日海氷の動きを遠隔監視できるようになりました。
海氷の厚さの「聖杯」
しかし、海氷の範囲と動きに関する知識はまだ十分ではなく、科学者は氷の厚さも知る必要がある。
長い間、衛星ベースの厚さ測定は聖杯と考えられていました。
地球規模で海氷の厚さを測定する最も直接的な方法は、衛星高度計を使用することです。金物店のレーザー巻尺と同じ手法を使用します。
衛星はレーザー光またはレーダーのエネルギーのパルスを送信し、その信号が氷に反射して戻ってくるまでの時間を測定し、氷の表面までの距離を推定します。
この宇宙ベースの巻尺を近くの海面の高さを使用して校正することにより、水上に浮かぶ氷の高さを正確に測定し、その厚さを推定することができます。
しかし、この技術は 2 つの理由から難しいものです。1 つは氷山の場合と同様、氷の厚さの約 10 パーセントだけが水の上にあることです。 そして研究者たちは、その上にある積雪の厚さや密度を正確に知りません。
そのため、科学者たちは 2000 年代以降、高度計を使って海氷の厚さを推定できるようになりましたが、その推定値にはかなり大きな不確実性が伴いました。
海氷の厚さと積雪量の推定は、現在非常に活発な研究分野ですが、さらなる研究により、ほとんどの研究者は聖杯がほぼ手の中にあると感じています。
海氷研究における次の大きな出来事
海氷の範囲、動き、厚さは研究者の買い物リストの 3 つの重要項目ですが、海氷が将来どのように変化するかを完全に理解するには、海氷についてさらに知る必要もあります。
もっと知っておくべきことの 1 つは、南極周辺でさまざまな種類の氷がどこにあるのかということです。
海氷はその年齢によって分類できます。たとえば、夏の融解に耐えられなかった初年度の氷と複数年の氷です。 移動するかどうか（流氷）かどうか（海岸線または地上の氷山に付着する着氷）。 そして、外洋（いわゆる縁氷帯）からの波やうねりの影響を受けているかどうか。
これらの氷の種類のそれぞれには、明らかに異なる気候の役割と相互作用があります。たとえば、氷の縁辺帯では、大きな波によって流氷が砕かれる可能性があり、これがより小さな流氷に砕けると、春には融解が加速する可能性があります。
さまざまな種類の海氷についての理解は進んでおり、より高度な衛星の打ち上げにより、研究者は年々より多くの知識を獲得していますが、これらの氷の種類に関する知識はまだ比較的限られています。
気候モデルはこの知識をまとめる鍵となる
海氷の特性と種類の理解が量子的に飛躍するたびに、気候モデラーはこの新しい知識をモデルに実装します。
モデルが生成されるたびに、氷をより現実的に表現するために新しい複雑さが追加され、その結果としてのモデルのスキルの向上が調査されます。
一例として、Australian Community Climate and Earth System Simulator の海洋/氷モデルの 3 番目のメジャー バージョンが現在開発中です。
初めて、研究者らはまもなく凝氷と陸氷を区別し、モデルに氷の周縁帯を表現するために波を含めることができるようになるだろう。
この複雑な地球システムのコンポーネントの正確な監視とモデリングは、数十億ドルの多国籍衛星群、数千万ドルの費用がかかる海氷調査航海、数十万ドル相当のスーパーコンピューターの時間、研究者の給与を活用して、費用のかかる仕事です。すべてをひとつにまとめるために。
しかし、特に急速な気候変動の時代において、南極の海氷を正確に理解して予測できないことによる社会的代償は、あまりに大きくて理解できないほどです。
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