完璧な嵐が北極圏を文字通り襲っている。世界が温暖化するにつれ、より多くの雷がより多くの泥炭火災を引き起こしている。それらは古代に地中に埋もれた植物質を燃やし、大量の温室効果ガスを放出し、それがさらに地球を温暖化させる。同時に、植物種がより生育に適した気候のおかげで北上するにつれ、北極圏は緑化しつつある。その結果、風景は暗くなり、より多くの太陽エネルギーを吸収し、この地域はさらに温暖化する。また、燃える燃料も増える。地上の乾燥した植物は、凍った土や砂や砂利に死んだ植物が混ざってできた永久凍土よりも燃えやすい。しかし、永久凍土は現在、非常に急速に解けており、最大で幅100フィート、深さ10フィートの巨大な陥没穴を地球に作り出している。この現象はサーモカルストと呼ばれる。
新たな研究は、山火事がアラスカ北部における土地の削り込みをいかに悪化させているかを示している。1950年代まで遡る衛星画像と航空機画像を分析した結果、科学者たちはサーモカルストの形成がそれ以降60%加速していると算出した。過去70年間で、山火事は地形の3%を焼失させたが、サーモカルスト形成の10%は山火事によるものだ。
「山火事の後、サーモカルスト地形の発生率は80年以上にわたって高くなることがわかりました」と、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の植物生物学者マーク・ララ氏は述べている。同氏は、12月にOne Earth誌に掲載されたこの研究に関する論文の共著者でもある。クレーターの形成により、溶けた氷と有機物の穴が形成され、雪よりもはるかに多くの太陽エネルギーを吸収する。「これらの穴を数年から数十年にわたって追跡すると、穴は成長し始め、成長を続け、時間とともにどんどん大きくなっていきます。そして、それらはすべて、火災がツンドラをかき乱した後にできた最初の小さな窪みから発生したのです」とララ氏は続ける。
ツンドラというと荒涼としたイメージが強いですが、実際にはこの地域は生命に満ち溢れています。背の高い木々はありませんが、草や低木は豊富です。これらの草や低木は地面に雪の層を閉じ込め、太陽のエネルギーを宇宙に反射させることで地球を断熱します。これが永久凍土の成長と持続を促し、数千年分の炭素を隔離することができます。
サーモカルストピットの衛星画像。
写真：デジタルグローブしかし、その断熱効果は気候変動によって失われつつあり、北極圏は地球の他の地域の4倍の速さで温暖化しています。「手つかずのツンドラ生態系では、永久凍土は上にある植生と土壌有機層によって温暖化から守られています」と、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の気候科学者で、今回の論文の筆頭著者であるヤピン・チェン氏は述べています。「しかし、火災が発生すると、植生は枯死し、断熱有機層が除去され、土壌層に沿って熱が下方に浸透して永久凍土が溶けてしまいます。」
その結果、植生は乾燥しやすくなり、ますます頻繁に発生する雷雨の際に発火する機会が増えています。（気温が上昇すると、大気中に上昇する熱気も増加し、雷雲が発生します。）気候変動による気温上昇は、既に氷がカウンターの上でゆっくりと溶けていくのと同じように、サーモカルスト現象を引き起こす解凍現象を引き起こしています。しかし、山火事は、氷に炎を近づけるようなものです。
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さらに悪いことに、山火事は地面を焦がして黒く焦がすため、太陽光でさらに急速に熱せられることになります。地形が平坦であれば、水も太陽光を吸収しやすいため、溶けた氷のきれいな穴が形成され、それが拡大していきます。以前は氷の中に閉じ込められていた植物もすべて水の穴の底に沈み、さらに黒く変色していきます。
永久凍土はいわば有機物の冷蔵庫のようなもので、温まって解けると、冷蔵庫のコンセントを抜いた時に食べ物に微生物が増殖するのと同じように、その中で微生物が増殖し始めます。ツンドラの微生物だけが数千年も前の有機物を分解し、二酸化炭素の80倍もの温室効果ガスであるメタンを放出しています。（解けた永久凍土に水たまりがなく、植物質が乾燥している場合、微生物は代わりに二酸化炭素を放出しますが、クレーターが小さな池を作る傾向があるため、その可能性は低いです。）
「サーモカルスト現象によって、永久凍土のより深い層が、サーモカルスト現象がない場合よりもはるかに効率的に融解にさらされるのです」と、アラスカ大学フェアバンクス校の永久凍土地球物理学者、ウラジミール・ロマノフスキー氏は述べる。ロマノフスキー氏は今回の研究には関わっていない。「サーモカルスト現象は、比較的乾燥していた地表をある種の湿地帯に変えてしまう可能性があり、湿地帯はメタンを排出する場所なのです。」
研究者が拡大するサーモカルストピットを観察している。
写真：クリスチャン・アンドレセンとマーク・ララ穴の中では新たな植物が育ち、枯れると湿った環境で腐敗し、地球温暖化ガスも排出します。かつては比較的乾燥しており、地中に炭素が閉じ込められていた地形が、今でははるかに活発に炭素を排出しています。永久凍土の緩やかな融解であれば、この現象はゆっくりと進行していたはずですが、サーモカルストの形成によってこのプロセスが加速しています。
現時点では、気候モデルはこのような複雑さを考慮できていない。「現在、ほとんどの研究、特にモデリング研究は、地表から炭素を放出する緩やかな永久凍土の融解に焦点を当てています」とチェン氏は言う。「しかし、サーモカルストの形成は、土壌柱の深部にある古代の炭素を活発な分解にさらします。一度分解が始まると、これらの層からの炭素損失は回復しない可能性があります。」別の国際的な科学者チームによるある研究によると、このような急激な融解を考慮に入れなければ、科学者は永久凍土の融解による気候への影響を50%も過小評価している可能性があるという。
北極圏では、気温上昇によって既にサーモカルスト地形が地形に点在しているが、気候変動は山火事の「レジーム」、つまり火災の発生と挙動にも変化をもたらしている。気温上昇は乾燥した燃料をより多く生成し、火災はより大規模かつ激しくなり、その結果、生態系とその下にある永久凍土への破壊力が増す。研究チームのモデル化はアラスカ北部のみを対象としているが、ララ氏によると、このツンドラ地形は世界中の他の地域、特にシベリアのツンドラ地形と類似しているという。「この地域は山火事によって照らされ、非常に深刻な影響を受けています」とララ氏は言う。「サーモカルスト地形の量に関する多くの示唆は、彼らがそこで観測している現象にも当てはまる可能性があります。」
「まさにシステムの転覆です」とララは付け加えた。「物事がこんなにも速く変化しているのは、本当に驚きです。」
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