南極からの警鐘

この図では、海水が地表の下深くに流れ込み、南極で活発に開いている氷棚の亀裂に流れ込みます。 新しい研究によると、このような亀裂は非常に早く開く可能性があり、海水の流れが棚氷の破壊速度を制御するのに役立つことが示されています。 クレジット: ロブ・ソト

グリーンランドと南極の氷河には十分な量の凍った水があり、それらが溶ければ、世界の海は数フィートも高くなるだろう。 今後数十年間でこれらの氷河に何が起こるかは、氷河の融解の物理学がまだ完全に理解されていないこともあり、海面上昇の将来における最大の未知数である。

重要な問題は、海洋温度が上昇すると、どのように氷河の崩壊が早くなるかということだ。 ワシントン大学 研究者らは、南極の棚氷に沿って知られている中で最も速い大規模な亀裂を実証した。 この研究は最近、 アラビアン湾岸大学提供これは、2012年にパインアイランド氷河（より大きな西南極の氷床を押しとどめている後退する棚氷）に長さ6.5マイル（10.5キロメートル）の亀裂が約5分半で形成されたことを示している。 これは、亀裂が秒速約 115 フィート (35 メートル)、つまり時速約 80 マイルの速度で開いたことを意味します。

「私たちの知る限り、これはこれまで観測された中で最速の亀裂開口イベントです」と筆頭著者のステファニー・オリンジャー氏は語った。彼女はウィスコンシン大学とハーバード大学で博士課程研究の一環としてこの研究を行い、現在はスタンフォード大学の博士研究員である。 。 「これは、特定の条件下で棚氷が壊れる可能性があることを示しています。このことは、将来この種の挙動を探す必要があることを示しており、大規模な氷床モデルでこれらの亀裂をどのように記述できるかを示しています。 。」

亀裂形成の重要性

クレバスは、典型的な南極の氷棚の約 1,000 フィート (300 m) の浮氷を貫通する亀裂です。 これらの亀裂は、棚氷の分断の前兆であり、大きな氷の塊が氷河から割れて海に落ちます。 このような現象は、研究で観察された氷山が長い間大陸から離れていたパインアイランド氷河で頻繁に発生します。

2012 年に 3 日間隔で 5 月 8 日 (左) と 5 月 11 日 (右) に撮影された衛星画像には、前の断層の左側で分岐して「Y」字を形成する新しい断層が示されています。 3 台の地震計 (黒い三角形) が振動を記録し、断層伝播速度を時速 80 マイルまで計算するために使用されました。 クレジット: Olinger et al./AGU Advances

「棚氷は、南極の氷床の残りの部分の安定性に重要な影響を及ぼします。棚氷が壊れると、その後ろの氷は実際に加速します。この破砕のプロセスは、基本的に南極の氷棚の仕組みです」とオリンジャー氏は述べた。大きな氷​​山を作り出しています。

南極の他の地域では、断層が数か月または数年かけて発達することがよくあります。 しかし、研究者らが西南極氷床がすでに形成されていると考えているパインアイランド氷河のような急速に進化する環境では、より早く起こる可能性がある。 転換点は過ぎた 海に崩れ落ちたとき。

氷河の変化を監視する際の課題

衛星画像は継続的なフィードバックを提供します。 しかし、地球の周りを周回する衛星は、地球上のあらゆる地点を通過するのは 3 日おきです。 特に脆弱な南極の棚氷の危険な光景を考えると、その 3 日間に何が起こったのかを判断するのは困難です。

新しい研究では、研究者らは断層の形成を理解するためにツールを組み合わせた。 彼らは、2012年に他の研究者が棚氷に設置した機器によって記録された地震データと、衛星からのレーダー観測を利用した。

氷河の氷は、短い時間スケールでは固体のように動作しますが、長い時間スケールでは粘性のある液体のように動作します。

「亀裂の形成はガラスの破壊に近いものなのでしょうか、それともシリーパテの破壊に近いものなのでしょうか？それが問題でした。今回の事象についての私たちの計算では、それがガラスの破壊に非常に似ていることが示されました。」とオリンジャー氏は述べた。

海水の役割と今後の研究

オリンジャー氏によると、もし氷が単純な脆い物質であれば、もっと早く壊れただろうという。 さらなる調査により、海水の役割が指摘されました。 クレバス内の海水は、氷河の内陸からの力に対して空間を開いた状態に保ちます。 海水には粘性、表面張力、質量があるため、空隙を瞬時に埋めることはできません。 むしろ、海水が亀裂の開口部を満たす速度が亀裂の伝播を遅らせるのに役立ちます。

「大規模な氷床モデルの性能を向上させ、将来の海面上昇の予測を行う前に、棚氷の安定性に影響を与えるさまざまなプロセスについて物理学に基づいた十分な理解を得る必要があります」とオリンジャー氏は述べた。

参考文献：「海洋連成により、最速の棚氷亀裂伝播イベントの破壊速度が制限される」ステファニー D. オリンジャーとブラッドリー B. リポフスキー、マーレン A. デノール、2024 年 2 月 5 日、 アラビアン湾岸大学提供。
土井: 10.1029/2023AV001023

この研究は国立科学財団から資金提供を受けました。 共著者はブラッド・リポフスキー氏とマリーン・デニョール氏で、どちらも地球科学と宇宙科学の大学教員であり、ハーバード大学在学中に指導を始めた。