気温の上昇に伴い、南極の氷床の端にある強化氷棚が記録的な速度で溶けたり剥がれたりしており、後には固い氷の切り立った崖が残っている。これらの露出した氷崖の安定性は、南極大陸がどのようにさらに崩壊し、世界中の海面上昇に影響を与える可能性があります。
科学者たちは、氷崖の安定性はその高さに依存すると考えています。100メートルを超える高さ（自由の女神の高さ程度）の氷崖は、自重で崩壊するはずです。そして、崖が剥がれ落ちれば、さらに高い内陸の崖が露出し、次々に崩壊するはずだ。少なくとも、それが考えでした。
しかし、MIT とウッズホール海洋研究所 (WHOI) の研究者らは、氷崖の安定性はその高さ以上のものに依存することを発見しました。そして、崖が崩れ落ちたとしても、それが必ずしも暴走的な崩壊を引き起こすとは限りません。
Science 誌に今日掲載された研究で、研究チームは 4 年間にわたって衛星によって監視された南極の 15,000 以上の氷崖の分析を発表しています。彼らは、氷の崖とより大きな氷床が時間の経過とともにどのように進化するかを観察し、それらの氷の崖が崩壊した速度は科学者が予測していたよりもはるかに速いことを発見しました。しかし、これらの崩壊した崖も、より大きな氷床を浸食し続けるのではなく、すぐに安定しました。
「崖が後退するとき、その速度はモデル化されたものよりも速いことがわかりました。これは、より多くの氷が失われ、海面上昇の寄与がより大きくなることを意味します」と、研究著者でMIT-WHOI共同プログラムの大学院生であるキャロライン・ニーデルは言う。 「しかし、後退は長くは続かず、最終的にはすべての氷河が安定したことがわかったので、事態はそれほど悪くないことが示唆されます。この暴走効果は見られません。」
この研究の共著者は、WHOIの科学助手であるキャサリン・ウォーカーとミシガン大学の准教授であるジェレミー・バシスである。
氷の高さ
氷河科学では、氷崖の崩壊は海洋氷崖不安定性 (MICI) として知られるプロセスによって説明され、氷崖が臨界高さを超えると崩壊すると想定されます。その後、より高い崖が露出した場合、それも崩壊し、時間の経過とともに氷床が縮小し、侵食される不安定性のカスケードを引き起こすはずです。
これまでの研究では、科学者らは主に氷の物理的特性をモデル化し、これらの関係を氷崖のサイズまで拡大し、これらの予測を南極の実際の氷崖のいくつかの観察と組み合わせることでMICIを特徴づけてきた。こうした取り組みを通じて、科学者らは、氷の崖が約100メートル高くなると不安定になり、崩壊することを突き止めた。
「氷崖の不安定性を表すためにこれまで使用されてきた氷床予測モデルは、単に崖の高さを考慮しているだけです」とニーデル氏は指摘する。 「それが重要な唯一の変数です。そして、崖の高さが臨界閾値（通常は100メートル）に達すると、氷床後退の暴走効果が始まるはずです。」
しかし、彼女と彼女の同僚は、氷の崖は実際にどれくらいの高さになるのだろうかと疑問に思いました。そして、彼らが倒れたとき、彼らは本当に暴走退却を始めるのでしょうか？
これらの質問に答えるために、彼らは NASA の氷・雲・陸地標高衛星 2 (ICESat-2) によって収集されたデータに注目しました。ICESat-2 は、地球の極地の上空を通過し、レーザー高度計を使用して南極内外の氷床、氷河、海氷の高さ、海の高さを測定します。
研究チームは2019年から2023年まで衛星のデータを収集したが、その中には1万5000以上の氷崖の3か月ごとの測定も含まれていた。このデータセットから、彼らは平均的な氷崖の高さが約 30 メートルであることを観察しました。これは、提案されている臨界高さよりもはるかに低いです。しかし、彼らは、100メートルを超える珍しい氷の崖をいくつか見ました。
彼らはまた、崖の安定性に影響を与える可能性のある他の特徴も探しました。興味深いことに、時間の経過とともに多かれ少なかれその場所に留まった氷崖には、メランジ（砕けた氷山と氷崖の前面に集まる海氷のぬるぬるした混合物を指す用語）が存在することも発見した。
「メランジの高さを測定したところ、高い崖ほどメランジが厚く、それが組み込まれた安定化効果である可能性があることがわかりました」とニーデル氏は説明する。
衛星データは、周囲の水の高さが崖を安定させる可能性があることも示しました。水が深ければ深いほど、浮力が増し、崖を押し返すことができ、崖の崩壊を防ぐことができます。
氷河のスピードバンプ
「地球規模の分析を行った後、最も高い崖にズームインして、それらがどのように行動しているかを確認してみようと考えました」とニーデル氏は言います。
研究チームは、南極の氷床周囲の4つの地域に焦点を当て、衛星が最も高い氷の崖を捉えた。それぞれの高さは約100メートルで、そのうちの1つは高さ127メートルだった。彼らは、これら 4 つの崖の測定値と、それらが 3 か月ごとに 4 年間にわたってどのように変化したかをまとめました。
これらの測定から、実際に最も高い崖が崩壊し、それらの地域の氷床が、MICI モデルが予測したよりも驚くほど速い速度で後退したことがわかりました。
「しかし、その撤退は長くは続かなかった」とニーデルは指摘する。
その後、氷は海に向かって広がりました。
「安定期を挟んだ急速な後退です」とニーデル氏は言う。 「それは私たちにとって不可解でした。そして、私たちはこう考えました。崖の高さに影響を与えるすべてのものを検討する必要があるのです。」
彼らが最初に考慮したのは、氷の下の土地の地形でした。その地形が比較的平坦な場合、上を覆う氷床の傾斜は氷自体の実際の高さを反映します。しかし、陸地に隆起や隆起がある場合、その隆起の真上にある氷は、実際には見た目よりも短くなります。この地形は文字通りスピードバンプとして機能し、上にある氷を薄くし、崩壊する可能性を低くする可能性があります。
研究者らが南極の地形測定を確認したところ、確かに、たまたま陸地が隆起した地域の周囲で氷の崖が安定していることが判明した。
研究者らはまた、崖が高ければ高いほど、より早く「間引き」されることも発見した。崖が崩壊する際、高い崖がより短く安定した崖に落ち着くと、さらなる崩壊を防ぐことができる。
「これで、何を探すべきかがわかりました」とニーデル氏は言います。 「氷崖の不安定性を正確に把握するには、河床の地形と氷の減少率を知る必要があります。なぜなら、この値は海面上昇を予測する上で非常に重要だからです。」
この研究は、NASA、米国国立科学財団、および国際スウェイツ氷河コラボレーションの一部である DOMINOS プロジェクトによって一部支援されました。
