南極大陸は、その東西の氷床と半島の間に、世界の海面を約60m上昇させるのに十分な氷を保持しています。

西南極氷床（WAIS）は比較的小さな部分で、海面上昇の3.3mに相当する量の氷を含んでいます。 しかし、そのほとんどは不安定な位置にあり、「理論的に不安定」とされている。

その結果、人為的な温暖化に対してWAISがどのように変化するかは、一般に長期的な海面予測にとって最大の不確実性の要因であると考えられています。

この不確実性の最も緊急な側面は、氷の不安定性の閾値を超えたのか、現在測定している後退は続く運命にあるのか、現在不変に見える氷は将来もそうであるのかを理解することです。

最新の研究によると、WAISの不可逆的な喪失の閾値は、おそらく産業革命以前のレベルよりも世界平均気温が1.5℃から2℃の間にあるとされています。 パリ協定では、温暖化を1.5℃または「2℃以下」に抑えることを目標としており、この閾値を回避するためのマージンは実に細かいものとなっています。

海洋氷床

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）による最近の海洋と雪氷圏に関する特別報告書（SROCC）によると、今世紀に世界の海面がどのくらい上昇するかは、主に2つの要因に支配されています：将来の人間による温室効果ガス排出と温暖化が南極氷床にどのように影響を及ぼすかです。 IPCCは次のように述べています：

「2050年以降、気候変動によるSLRの不確実性は、排出シナリオと関連する気候変動、および温暖化した世界での南極氷床の反応の不確実性によって、大幅に増加する。「

WAISの脆弱性に関する懸念は、主に「海洋氷床の不安定性」（MISI）と呼ばれるものにあります-氷床の基盤が海面下にあるため「海洋」、いったん後退が始まると自立するため「不安定性」。 雪は冷たい内部に蓄積され、ゆっくりと圧縮されて氷河の氷となり、非常に濃い流体のように海に向かって戻り始めます。

場所によっては、氷が海岸に到達して海面に浮かび、棚氷が形成されます。 陸上（海氷床の場合は海底）に浮かぶ氷の境界は「接地線」と呼ばれます。 接地線は、氷床に蓄えられた水が海に戻る場所です。 氷床が海に向かって移動するとき、その氷床は正の「質量バランス」、つまり、海に戻る損失よりも多くの氷の量を得ている、と言います。

しかし、接地線が後退すると、バランスはマイナスになります。

不安定

この氷床の質量バランスの基本的な図が、氷河学者がなぜMISIを懸念するのかを理解するのに必要なすべてです。

接地線の浮遊側の棚氷に変化（薄くなるなど）が生じると、接地側の氷が海底から浮き上がります。 この氷が浮き上がると、グラウンディングラインは後退します。 浮いている時の方が、接地している時よりも氷の流れが速いので、接地線付近の氷の流速が速くなります。 この速い流れによる伸縮が、接地線付近の新たな減肉要因となる。 新しく浮き上がった氷がより速く流れ、薄くなると、より多くの氷が浮き上がり、接地ラインを後退させる原因となります。

さらに、MISIの危険にさらされている氷床の領域は、逆勾配、つまり「逆行」しており、内陸に行くほど深くなっていることを意味しています。 接地線が氷床の厚い部分にさらに後退すると、流れが速くなり、氷の損失がさらに増加します。 逆勾配は、このプロセスを正帰還ループとして自立させ、これがMISIを不安定にしています。 バットレス棚氷が薄くなると、氷床の流れが加速され、海洋終末氷縁が薄くなる。 氷床下の岩盤は氷床内部に向かって傾斜しているため、氷の菲薄化により接地線が後退し、その後、海側氷流束の増加、氷縁のさらなる菲薄化、接地線のさらなる後退が起こる。 Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1aIllustration of Marine Ice Sheet Instability, or MISI.図解は、海洋氷床の不安定性（MISI）。 バットレス棚氷の菲薄化は、氷床の流れの加速と海洋終末氷縁の菲薄化につながる。 氷床下の岩盤は氷床内部に向かって傾斜しているため、氷の菲薄化により接地線が後退し、その後、海側氷流束の増加、氷縁のさらなる菲薄化、接地線のさらなる後退が起こる。 Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1a

南極大陸のどこかでMISIの閾値を超えたかどうかはまだ明らかではありません。 我々は、接地線がアムンゼン海の海岸線に沿って後退していることを知っている – 最も壮大なスウェイツ氷河で。 そして、後退の原動力は、比較的暖かい海水-過去の平均より約2℃暖かい-が接地線に向かって流れ、通常より強い融解を引き起こしているようです。

1,000 km

南極

半島

ロンネ棚氷

東南極

氷床

パイン島氷河

南極点

西南極

氷床

越冬山脈

アムドセン sea

Thwaites glacier

Ross ice shelf

Graphic: カーボン・ブリーフ Credit: Quantarctica/Norwegian Polar Institute.

もし不安定性が始まっておらず、海の温暖化が止まれば、接地線は新しい場所で新しい均衡点を見つけるはずです。 しかし、それが始まっているなら、次に何が起こっても後退は続くでしょう。

Faster flow

たとえ閾値を超えたとしても、あるいは将来超えたとしても、後退は、それが始まったときにどれだけ強く「押して」いたかによって異なる速度で進む可能性があるのです。 不安定さは、氷床内の力のバランスに依存します。 重力による力によって、氷はその厚さと表面の傾斜に部分的に依存する速度で流れます。

浮遊側の融解速度が大きく、接地線を越える流れが速いと、氷の表面は小さい速度よりも速く引き下げられます。 9395>

昨年発表されたこのフィードバックに関するモデル研究では、MISIが大きな押し（より大きな融解率）で始まった場合、小さな押しで始まった場合よりも、余計な融解が除去された後でも速く進行することが判明しています。

このことは、たとえMISIが発動されたとしても、地球排出量を削減し、温暖化を遅らせれば、その結果に備えるための時間が増えることを意味します。

氷壁

海洋氷床の不安定性の第2の原因、すなわち、氷棚が完全に失われた場合に作用するものがあるようです。

氷河の変化に関する最も壮観な画像のいくつかは、海氷末端氷河の激しくクレバスのかかった前線から、氷山が分断される様子です (言い換えれば、分断)。

この分娩は、棚氷の下側の融解、および「ハイドロフラクチャリング」（棚氷の表面にできた融解水が氷にしみ込んで割れること）、またはこの2つの組み合わせによって起こります。

分娩がどれほど速く起こるかは、水線より高い氷壁の面の高さに依存し、水より高い崖ほど、分娩速度も大きくなります。

MISIの場合と同様に、WAISの下の海底の勾配が減少していることは、氷崖がより厚い氷に後退するにつれて、より高い崖を海に露出し続け、分娩率が増加しなければならないことを意味しています。 この理論は、氷河の表面の高さが海面から約100mを超えると、崖が高すぎて自分の体重を支えきれなくなることを示唆している。 そのため、必然的に崩壊し、その背後で同じように高い崖が露出し、これもまた崩壊する。 9395>

IPCCのSROCCは、「スウェイツ氷河は、場所によっては海面下>2000mにあるWAISの内部にまで広がっているので特に重要である」と述べています。 (ただし、SROCC は、MISI は発生するために逆行するベッド傾斜を必要とするが、MICI は平坦または海側に傾斜したベッドでさえ起こり得るとも指摘しています。)

この最近判明したプロセスは、MISI ほどよく研究されていませんが、これは、Thwaites Glacier のような急速に変化するシステムを観察し続けている科学者によって今後数年で確実に変わるでしょう。 崖が十分に高い場合（少なくとも氷の総厚が〜800m、または水位線から約100mの氷）、崖面の応力が氷の強度を上回り、分娩が繰り返されると崖が構造的に破壊される。 Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1bIllustration of Marine Ice Cliff Instability(海洋氷崖の不安定性). 崖の高さが十分に高い場合（少なくとも氷の総厚みが〜800m、または水位線から約100mの氷）、崖面の応力が氷の強度を上回り、分娩を繰り返すと崖は構造的に破壊される。 Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1b

MICI に関する2016年のNatureの研究では、南極は「2100年までに1メートル以上、2500年までに15メートル以上の海面上昇に寄与する可能性がある」と結論付けています。 より最近の研究では、これは過大評価である可能性が高いと結論付けていますが、MICIが今世紀にどのような役割を果たすことができるかはまだ明確ではないと指摘しています。 別の研究では、MICI による急速な氷の損失は、氷河を支えている棚氷のゆっくりとした損失によって軽減されるかもしれないと示唆されています。

モデルはすべて同じ方向を指しています。 すなわち、グリーンランド氷床とWAISの両方における不可逆的な氷の喪失のしきい値は、世界平均気温が1.5℃と2℃の間のどこかであるということである。 この1.5～2℃の窓は、「南極の棚氷の生存」にとって重要であり、したがって、棚氷が氷河を支える「バットレス」効果もあると、レビュー論文は説明している。

Glossary

RCP2.6: RCP (Representative Concentration Pathways) は、温室効果ガスとその他の強制力の将来の濃度のシナリオである。 RCP2.6（「RCP3-PD」とも呼ばれる）は、「ピークと衰退」シナリオで、厳しい緩和… 続きを読む

もう一つの閾値は2Cと2.7Cの間にあるかもしれないと著者らは付け加えた。 このレベルの地球温度上昇に達すると、「ロスおよびロンネフィルヒナー流域などのいくつかの大きなシステムの活性化、およびはるかに大きなSLRの寄与の開始」を引き起こす可能性があります。

ロスとロンネ・フィルヒナーは南極大陸の2大氷棚である。 これらは、世界的な排出量がRCP2.6シナリオを超えるシナリオでは、「100-300年以内に」大幅に減少する可能性があると、別の研究は述べている。 この排出経路は、一般に、温暖化を2℃に抑えることと一致すると考えられている。

これらの発見は、南極の氷の大幅な喪失を防ぐことは、世界の排出量をRCP2.6以下に抑えることに依存していることを示唆している。 この論文の結論は 「これらの閾値を超えることは、完全に実現するのに数千年かかり、より長い時間スケールでは不可逆的であるかもしれない大規模な氷床の変化とSLRへの取り組みを意味します」

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