氷河が溶けているときに気候研究を行うのは困難です

来年、米国アラスカ州南部のウルヴァリン氷河にあるデータ収集地点が、氷河の融解により消滅する。氷河の末端、つまり下端に近いこの地点には、米国地質調査所の地球物理学者クリストファー・マクニール氏が氷河の成長速度や融解速度を測定するために使用する質量バランス杭が設置されている。「実際、私たちの氷河サイトではほぼすべて、この問題に対処しなければなりませんでした」とマクニール氏は語る。

雪と氷は、私たちの環境を研究する上で極めて重要なツールです。デンバーにある国立科学財団氷床コア施設には、極地や世界中の氷河から採取された氷床コアが保管されており、火山活動の時期から数百万年前の大気中の二酸化炭素とメタンの量まで、あらゆる情報を示しています。

他の研究者たちは、雪を使って今日の環境中の毒素や汚染物質の量を把握しようとしています。「雪は層状の雪なので、研究に最適な媒体です」と、カリフォルニア大学リバーサイド校の環境毒物学プログラムの大学院生、アレクサンドラ・カラペトロワ氏は言います。彼女の研究は、大気から降下するマイクロプラスチックの量を測定することに焦点を当てています。

雪は嵐の時に降るので、気象の履歴を知っていれば、雪を空気中に何が存在していたかを示す物理的な記録として利用できます。「嵐がいつ発生したかがわかっているので、雪の層の中で採取した場所に基づいて、サンプルにタイムスタンプを付けることができます」とカラペトロワ氏は言います。また、雪には、対象物質の特定を困難にする可能性のある有機物が含まれていません。

しかし、気候変動の影響で降雪量が減少し、氷河が融解しているため、研究者たちはお気に入りの研究ツールへのアクセスが困難になっています。変化する状況に対応するため、プロトコル、安全対策、そして科学モデルを調整しなければなりません。データの収集は困難になり、同時に一貫性も低下しているため、変化する世界を研究し理解することはさらに困難になっています。

10年前、氷河で計測を行う科学者は、スキーやアイゼンの使用といった基本的な登山技術さえあれば十分でした。しかし、気温上昇によってクレバスが広がり、雪の橋が薄くなっているため、今ではより高度な登山の知識と経験が必要になっています。「氷河での移動は、より困難になるだけでなく、いくつかの点でより危険になっています」とマクニール氏は言います。

彼のチームは氷河上で「ロープで結ばれた」状態で過ごす時間がかなり長い。つまり、チームメンバー全員が互いに縛られ、薄い氷の塊に落ちたとしても、他のメンバーが落下を阻止できるのだ。そのため、氷河上の移動速度は大幅に低下する。また、クレバスにかかる雪の橋が細くなりすぎて通行不能になると、データ収集地点への別のルートを見つけるのにさらに時間がかかる。

このような地点は氷河のいたるところにあり、多くの場合、質量バランス杭でマークされています。これらの金属製の杭（通常は測定線が刻まれています）は、氷河の既知の深さに挿入されます。その後、年に複数回訪問され、これらの地点にどれだけの氷が蓄積されているか、あるいは失われているかを測定します。しかし、雪や氷が溶けると、杭に近づくことが不可能になる場合があります。

「杭まで歩いて行って、杭が見えても、幅3メートルから6メートルほどのクレバスの堀がある、という経験が何度もありました」と、ブリティッシュコロンビア大学のポスドク研究員、ベン・ペルト氏は語る。「もうあの杭まで行くことはできない、という状況です。研究の量と安全性に影響が出てしまいます。」

山岳の雪線直上で活動する研究者にとって、危険はさらに高まっています。カラペトロワさんにとって、気温の急激な変化は落石や雪崩を引き起こす可能性があり、雪のサンプルを採取しているカリフォルニア州ジューン湖付近の山岳地帯での移動は危険を伴います。

研究者全員が、夏が長くなり暖かくなったため、サンプル採取の時期を早めたり、作業期間を短縮したりする必要があったと口を揃えた。カラペトロワ氏は、以前は8月まで採取できたサンプルを、6月と7月に限定して採取している。アラスカパシフィック大学の氷河学准教授、ジェイソン・ゲック氏は、10年以上にわたり、毎年5月に学生たちをアンカレッジ近郊のエクルトナ氷河に派遣し、サンプル採取を行っている。しかし、氷河の融解が早まっているため、4月に変更せざるを得なくなった。

「学生数名が2、3週間氷河で実地経験を積むのは素晴らしいことです」と彼は言う。「今ではそれが1日に短縮されてしまいました。教育の観点から言えば、学生たちは苦しんでいます」。ゲック氏は効率性と安全性を重視し、ハイキングやスキーではなくヘリコプターでの移動を選択している。もちろん、これは気候変動をさらに悪化させている。

高山の雪や氷河の氷への安全性とアクセス性が低下するにつれて、最大の損失はデータの一貫性です。データ収集地点を数百メートル移動したり、氷河の片側から反対側に移動したりするだけでも、矛盾が生じる可能性があります。氷河の一部の地域は日陰が多く、急勾配で、風が強く、積雪や氷の融解の速度が変わります。

そして、データの損失は拡大しています。アラスカ山脈東部のグルカナ氷河にある気象観測所は、1960年代から気象データを収集してきましたが、今後3年で廃止される予定です。氷河の後退に伴い、岩が滑り落ちる可能性のある氷の塊が残っており、観測所へのアクセスが困難で危険になっています。半世紀以上にわたって記録されてきた安定した気象記録は、これで終わりです。氷河から数マイル上流に新しい気象観測所が建設され、以前の気象観測所に取って代わりますが、以前の気象観測所と全く同じ状態になることは決してないでしょう。

「長期にわたる連続データはどれも非常に貴重です」とゲック氏は語る。彼が最も恐れるのは、マスバランス杭の現場に到着すると、雪が溶けすぎて垂直に立てなくなり、横倒しになっていることだ。「現場に到着して自分の杭が地面に倒れているのを見るのは、決して楽しいことではありません」と彼は言う。ゲック氏は、杭が倒れるたびに約1,000ドル相当の労力、機材、そして知識が失われていると見積もっている。彼はタイムラプスカメラを設置して杭の記録を開始した。もし倒れたとしても、いつ倒れたかが分かるため、情報を引き出すことができるのだ。

しかし、少なくともゲッ​​ク氏は、データ収集をある程度将来に備える方法を持っている。カラペトロワ氏は、現在のサンプリングは将来的に不可能になる可能性さえあると考えている。彼女の最も強力なデータは、嵐の後の新雪で乾燥した雪から得られる。そのため、積雪量の少ない年がますます増えるにつれて、サンプルを収集する機会は減る。昨シーズンは、彼女のジューンレイクの調査地で、冬季で2番目に長い無雪日数を記録し、70日近くに及んだ。そのため、カラペトロワ氏は2ヶ月以上もの間、積雪記録から大気中のマイクロプラスチックの測定値を得ることができなかった。

こうしたデータの不一致に対処することは、気候変動の現実を伝えることをより困難にします。説得力のある科学的ストーリーを伝えるには一貫性のあるデータが必要であり、収集場所を頻繁に変更しなければならないということは記録の再調整を意味し、確固たる結論を導き出すことがより困難になるとマクニール氏は言います。研究のブレイクスルーには必ず、より多くの限定条件と説明が必要です。「それはただ作業をより困難にするだけです」とペルト氏は言います。「そして、データの質も少し低下します。」

データの一貫性のなさや長期データセットの中断は、決して軽視できる損失ではありません。氷河、山、積雪、大気など、システム全体で何が起こっているのか、そしてその将来がどうなるのかを理解するために科学者が構築するモデルは、気候変動とそれに伴うデータ損失によって、急速に時代遅れになりつつあります。

氷河では、ペルト氏と彼のチームは現在、現地での氷の測定値を補正するために、数年ごとに航空調査を実施する必要があります。データ収集は、氷河にアクセス可能な安全で平坦な部分で行われます。しかし、氷河の大部分はクレバスに覆われており、雪解け水の増加により、さらに多くのクレバスが露出しています。これにより氷河の表面積が増加し、科学者がサンプルを採取する平坦な部分と比較して、これらの部分での融解が進行しています。そのため、ペルト氏が使用するモデルは、精度を維持するために航空データで更新する必要があります。

「これは常にバイアスとなっていたでしょう」と彼は言う。「しかし、そのバイアスはさらに大きくなりつつあります。私たちは氷河の上を移動しても安全な場所を測定せざるを得なくなっていますが、それは同時に、氷河の状態が少し良くなっている場所でもあるのです。」

カラペトロヴァ氏によると、彼女が用いるモデルは、現在山岳地帯で見られる深刻な干ばつや不安定な天候に対応できていないという。「モデルは、この絶えず変化する気候を何らかの形で考慮しなければなりません」と彼女は言う。「それが伝えようとしているストーリーを複雑にし、未来予測を困難にしているのです。」