南極は急速に変化している。その影響は深刻になる可能性がある

この記事はもともとGristに掲載されたもので、Climate Deskのコラボレーションの一部です。

宇宙から見ると、南極大陸は他の大陸と比べてずっとシンプルに見えます。巨大な氷の層が、それを取り囲む南極海の暗い海水と対照的に浮かび上がっているだけです。しかし、もっと近づいてみると、そこには単なる凍った水面ではなく、海洋、海氷、そして氷床と棚氷が織りなす、驚くほど複雑な相互作用が見られます。

その関係は深刻な危機に瀕している。ネイチャー誌に掲載された新たな論文は、過去10年間の急激な海氷減少など、いくつかの「急激な変化」が南極大陸とその周辺海域でどのように進行し、互いに影響し合い、大陸を後戻りできない地点へと追い込み、海面が数フィート上昇して沿岸都市が各地で浸水する恐れがあるかを列挙している。

「南極大陸全体で、様々な突然かつ驚くべき変化が進行しているのを目にしていますが、これらは単独で起こっているわけではありません」と、論文の筆頭著者である気候科学者ネリリー・エイブラム氏は述べています。（エイブラム氏はオーストラリア国立大学在学中にこの研究を実施しましたが、現在はオーストラリア南極局の主任科学者を務めています。）「システムの一部を変えると、連鎖反応が起こり、システムの他の部分の変化が悪化します。そして、私たちが話しているのは、地球規模にも影響を及ぼす変化なのです。」

科学者たちは、環境の一部が予想よりもはるかに速いペースで変化することを「急激な変化」と定義しています。南極では、棚氷の崩壊では数日から数週間、氷床の崩壊では数世紀以上と、様々な時間スケールで急激な変化が起こります。残念ながら、人間が地球温暖化を続ける限り、これらの急激な変化は永続化し、止められなくなる可能性があります。「私たちが今、そしてこの10年、そして次の10年にかけて、温室効果ガスの排出に関して行っている選択こそが、長期的な変化へのコミットメントを決定づけるのです」とエイブラム氏は述べています。

南極大陸の連鎖的な危機の主な要因は、冬季に形成される海氷の減少です。2014年には、南極大陸周辺の海氷面積は（少なくとも衛星観測が始まった1978年以降）ピークとなる2011万平方キロメートル（776万平方マイル）に達しました。しかしその後、海氷面積は急激に減少しただけでなく、信じられないほどの規模で減少し、海岸に近い場所では75マイルも縮小しました。海氷面積が最大となる冬季には、南極大陸周辺の海氷減少率は、過去10年間の北極圏の4.4倍の速さでした。

言い換えれば、南極大陸の過去10年間の冬季海氷の減少は、北極大陸が過去46年間に失った量とほぼ同程度だ。「南極大陸は北極大陸と比べて変化していないと人々は常に考えていましたが、今やもはやそうではない兆候が見られると思います」と、オハイオ大学で南極大陸を研究している気候学者ライアン・フォグト氏は述べた。フォグト氏は今回の論文には関わっていない。「最近、南極大陸では北極大陸と同じくらい、いや、多くの場合、それ以上に急速な変化が見られます」

これが南極大陸における根本的な変化の始まりなのかどうかを判断するには、科学者たちはさらなるデータを収集する必要があるが、これまでの兆候は不吉だ。「南極の海氷が劇的に減少しているという新たな状況が、まさに今まさに到来しつつあるという兆候が見え始めています」と、研究グループ「クライメート・セントラル」で南極地域を研究する気候科学者、ザカリー・M・ラベ氏は述べた。同グループは今回の論文には関与していない。

この異常な海氷の減少は、気候のフィードバックループを引き起こしている。北極圏は地球の他の地域よりも約4倍の速さで温暖化しているが、その主な原因は、海氷の反射率の変化だ。海氷は白く明るいため、太陽エネルギーを宇宙に反射し、この地域を冷却する。しかし、海氷が消滅すると、より暗い海水が露出し、そのエネルギーを吸収する。つまり、反射率の低下はさらなる温暖化を招き、温暖化が進むと海氷がさらに溶け、それがさらに温暖化を招き、という悪循環が繰り返される。「南半球でも同様のプロセスが影響するようになるだろうと予想しています。なぜなら、南半球で同量の海氷が失われているからです」とエイブラム氏は述べた。

しかし、南極大陸周辺では、北極よりもさらに大きく複雑な影響が生じる可能性があり、場合によっては不可逆的な結果になる可能性もある。モデルは、地球の気候が安定すれば北極の海氷も安定すると予測している。「南極大陸では同じような動きは見られません」とエイブラム氏は述べた。「気候を安定させ、気候モデルのシミュレーションを数百年にわたって実行しても、南極海は大気から余分な熱を吸収し続けるため、南極の海氷は減少し続けます。」

これは、大陸の巨大な氷冠にとって大きな問題となる可能性があります。氷冠は主に2つの部分で構成されています。陸上にある氷床と、氷床から伸びて海に浮かぶ棚氷です。問題は、氷床に降り注ぐ太陽光ではなく、棚氷の底を洗う海水温の上昇です。周囲の海氷が消失すればするほど、海水温は上昇します。さらに、海氷は一種の盾のような役割を果たし、通常であれば棚氷の端に打ち寄せて破壊する波のエネルギーを吸収します。

つまり、海氷は棚氷を支え、棚氷は陸上の氷床を支えているのです。「棚氷が溶けると、その背後にある氷床を補強する効果があり、海への氷床の流入量が増加します」と、ニューサウスウェールズ大学の海洋学者で論文の共著者であるマシュー・イングランド氏は述べています。棚氷の一つである西南極氷床は、地球の気温が産業革命以前の水準より2℃上昇し、海面が3メートル（約10フィート）以上上昇した場合、崩壊する可能性があります。また、それ以前に部分的に崩壊する可能性も残っています。

棚氷が融解すると、南極海底循環と呼ばれる重要な海洋システムも混乱をきたします。海氷が形成されると、塩分を吸収できず、塩分を多く含んだ非常に冷たい海水が生まれます。この海水は密度が高く、海底に沈み込み循環を生み出します。しかし、棚氷が融解すると、冷たく塩分を多く含んだ海水が薄まり、循環が鈍化し、より多くの温水が棚氷や海氷と接触するようになります。「今私たちが話題にしているこの増幅フィードバックは、システム全体に関わるものです」とイングランド氏は言います。「海から氷へ、そして再び海へと戻るこのフィードバックが、暴走的な変化を引き起こし、ひいては南極海底循環が完全に崩壊する可能性もあります。」

この循環によって深層水が表層に戻ると、植物プランクトンにとって不可欠な栄養素が運ばれます。植物プランクトンとは、炭素を吸収し酸素を放出する微小な光合成生物です。これらの生物は、世界中の光合成による炭素の半分を吸収するだけでなく、食物網の基盤を形成し、動物プランクトンと呼ばれる小動物の餌となり、動物プランクトンが魚類や甲殻類などの大型生物の餌となります。海氷は植物プランクトンにとって重要な生息地でもあるため、植物プランクトンにとって生息地と栄養素の両方を失う可能性があります。

コウテイペンギンも、安定した海氷の上に繁殖コロニーを築き、そこで雛は成長し、海を滑空するために必要な防水羽毛を発達させます。「コウテイペンギンが巣立ちする前に、その海氷が失われてしまいます。そうなると、その季節のコロニーは完全に繁殖に失敗してしまいます」とエイブラム氏は言います。「私たちは、南極大陸のすぐ近くで、このような壊滅的な繁殖失敗が起きているのを目撃しています。」

南極大陸とその周辺海域の容赦ない温暖化は長期的な傾向であり、極南の地域にとっては一種の慢性病と言える。しかし、2022年3月に東南極で発生した異常な熱波のように、突発的な攻撃によって状況は悪化している。この熱波は平年より40℃（華氏72度）も気温が上昇し、記録を塗り替え、科学者たちに衝撃を与えた。「この極端な現象の激しさだけでも、わずかに脆弱な地域でさえ、少なくとも非常に長い間は回復不可能な転換点を超えてしまう可能性がある」とフォグト氏は述べた。

しかし、少しばかり朗報があります。研究者たちは年々、南極大陸が人為的な気候変動にどのように反応しているかに関するデータを入手しており、今後数十年間に何が起こるかをより正確にモデル化できるようになっているのです。そして科学者たちは、この大陸の慢性的な病をどう治療すべきかを十分に理解しています。それは、温室効果ガスの排出を即時かつ大幅に削減するか、さもなければその結果に直面することになる、ということです。「ほんのわずかな気温上昇でも防ぐことができれば、こうした壊滅的な変化を回避できる可能性は高まります」とイングランド氏は言います。「数メートルの海面上昇は、今私たちが目にしている状況をはるかに凌駕する、世界的な政治的不安定を意味します。」