気候変動が氷の道路を脅かす。衛星が助けになるかもしれない

カナダのティビットからコントウォイトに至るウィンターロードは、毎年冬の数か月間、世界最長の氷のハイウェイとなります。全長300マイル（約480キロメートル）を超える凍った湖のネットワークは、カナダのノースウエスト準州にある収益性の高いダイヤモンド鉱山と、それほど遠くない北の地域からの供給を結んでいます。しかし、冬の温暖化と春の早まりにより、この道路の開通期間は過去10年間で最大2週間短縮されています。たとえ短期間でも道路が使えなくなると、非常に大きな損失となります。なぜなら、これらの鉱山へアクセスする唯一の手段は飛行機だからです。

救済策は宇宙からもたらされるかもしれない。カナダの研究者が、衛星から発射されたレーダーで氷を透視し、厚さだけでなく質も判定できることを実証した。（泡が多いか？それは氷が弱くなっており、修復が必要だということを意味する。）衛星画像は非常に詳細なため、研究者たちは氷層の上を18輪トラックが通過する際に、表面下の凍っていない水に生じる波までも見ることができる。これは素晴らしい画像だが、さらに素晴らしいデータは波が氷の引張強度を弱めるため、道路管理者が波の強さと激しさを監視できれば、氷の高速道路をより適切に維持管理し、さらには車列が移動を続けられるように交通経路を変更することもできるのだ。

ティビットからコントウォイトに至る氷の道路は、舗装されているというよりは、耕作されている。毎年 12 月、カナダ北部の多くの湖の表面に厚い凍った緑青が形成されると、Nuna Logistics の技術者がその年のルートを調査して開発する。氷の厚さが約 2 フィートになったら、トラクターを出して雪を取り除く。雪は断熱材なので、そのままにしておくと氷が厚くなるのを防ぐことができる。また、厚さが十分でない場所には小型トラックを使用してさらに水を散布する。目標は、18 輪トラックが通れるほどの強度である 42 インチの厚さにすることだ。しかし、道路に必要なのはそれだけではない。ティビットからコントウォイトに至るルートは 64 の湖を越え (ルートの約 85 パーセントは凍った水面上)、次の湖への陸路にアクセスするための入口と出口のランプが必要になる。

1月下旬から2月上旬にかけて、道路は開通する。ディーゼル燃料、セメント、採掘資材を積んだ大型トレーラーが、鉱山へ向かう信頼性の高い陸路を持つ最北端の町、イエローナイフから出発する。開通から雪解けが始まる3月中旬から下旬にかけて、5,000台から10,000台のトラックが20万トン以上の資材を北へ運ぶ。「ティビット・コントウォイト・ウィンター・ロードは採掘シーズン中は非常に混雑し、ほぼ24時間365日、交通が途絶えません」と、カナダ政府に勤務するリモートセンシング科学者、ジュースト・ファン・デル・サンデン氏は語る。この絶え間ない車列は、世界で最も収益性の高いダイヤモンド鉱山のいくつかに到着する。

氷の道路の建設には毎年約1500万カナダドルかかるが、その価値は十分にある。2016年、カナダのノースウエスト準州の鉱山は合計16億ドルの利益を上げ、その多くは道路がもたらす輸送コストの節約によるものだ。これは、道路が毎年冬に開通する数か月間が、この地形を抜けて陸路で移動できる唯一の期間だからだ。ぬかるんだ基質の凍結融解で舗装面が崩れてしまうからだ。氷の道路がなければ、鉱山会社は機材を北へ運ぶのにヘリコプターに頼らざるを得なくなり、当然コストがはるかに高くなり、悪天候の影響もはるかに受けることになる。氷の道路があっても、カナダ北部は作業が非常に困難な場所であるため、デビアスは2016年、7年間採算が取れなかったスナップレイクダイヤモンド鉱山を閉鎖した。

ティビットからコントウォイトに至る氷路は、鉱山を鋭利な境界による切削から守るために不可欠であり、氷路の短いシーズン中、技術者たちは可能な限り多くの機材を高地へ移動させようと努める。しかし、このシーズンはますます短くなっているようだ。2000年以降、この道路の開通日は1月28日から2月1日の間で変動している。一方、閉鎖日は4月中旬から3月最終週までと、ますます早まっている。かつては安定して70日間続いていた氷路は、現在では年間平均54日に短縮すると予測されている。鉱山会社は気候に対してできることはあまりないが、技術によって、ますます短くなるシーズンにおいて氷をより適切に管理できるようになる。

道路が開通している間、氷路技術者はひび割れ、薄い部分、融解の兆候がないか注意深く監視します。必要に応じて、薄い部分に散水したり、交通を迂回させたりといったメンテナンスを行います。温暖な気候だけが氷への脅威ではありません。トラック自体がエントロピーの増加を引き起こします。湖の凍った表面を通過する大型トラックは、氷を少しずつ押し下げます。これにより、凍っていない水に波紋が生じ、氷の下で上向きの圧力が再び発生します。トラックがスピードを出しすぎると、波が大きくなりすぎて氷が割れる原因になります。また、トラック同士が接近しすぎると、波ができて、それがさらに大きな波になります。ティビットからコントウォイトの氷路の制限速度が非常に低く、ほとんどの場所で時速約 15 マイル (約 24 km) に設定されているのはこのためです。また、イエローナイフからこの道路に入るトラックが、厳格な時間間隔でしか通行できないのもこのためです。

しかし、道路管理者が上空から波の動きを監視できれば、より多くのトラックを安全に道路に流すことができます。湖はそれぞれ形や深さが異なり、波の動きにも影響します。そこで、空の目が役立つかもしれません。

実は、二つの目です。TanDEM-Xは、合成開口レーダーと呼ばれる深層透過センサーを搭載したドイツの衛星2基で構成されています。雪、氷、さらには樹冠さえも透過できるこの衛星は、地球表面の同じ地点を約10秒間隔で次々と通過します。そのため、例えば波の動きなど、地表の短時間の変化を捉えることができます。これらのレーダーから収集されたデータは、地球表面の3Dマップ（DEMはデジタル標高モデルの略）に変換できます。

これにより、ファン・デル・サンデンが氷の道路の下を動く波を撮影したような素晴らしい画像が生まれます。

TanDEM-Xの波画像撮影能力は、氷上道路管理者が道路をより長く開通させ、シーズンを通してより多くの利用を得られる可能性を示しています。「可能であれば、波が発生しにくい湖岸区間を迂回して道路を迂回し、速度や車間距離を制御して波の発生を抑えることができます」とファン・デル・サンデン氏は述べています。

これは、より高頻度でデータを取得できることにかかっています。TanDEM-Xは地球上の同じ地点を年に一度しか通過しません。これは、より頻繁な監視が必要な一時的な氷の道路にはあまり役に立ちません。ファン・デル・サンデンのデータは有望ですが、ドイツ航空宇宙センターが後継の衛星2機「Tandem-L」を打ち上げるまでは、彼の手法は氷の道路管理者にとって実用的ではありません。これらの衛星は概念的にはTanDEM-Xに似ていますが、より高頻度で通過し、異なる帯域幅で動作します。「L」はLバンドの略で、現在の衛星が使用しているXバンドよりも長い波長です。つまり、氷や雪のより深くまで到達できるということです。そして、TanDEM-Xは年に一度ではなく、8日ごとに道路上空を通過することになります。

もちろん、ティビットからコントウォイトまでの氷上道路はカナダ唯一のものではなく、季節的に凍結する鉱業を持つ国もカナダだけではありません。タンデムLは、ロシア、米国、ヨーロッパの数百マイルに及ぶ凍結した高速道路を監視できます。ドイツ航空宇宙センターは2023年にタンデムLの打ち上げを計画しています。それまでは、北のトラック運転手は皆、氷の鉱山に向かう途中で、わざわざ迂回路を通らなければなりません。

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