西南極の氷床は転換点にどれくらい近いですか?

西南極の氷床は転換点にどれくらい近いですか?パイン島氷河の氷棚リフト。 クレジット:NASA Image Collection / Alamy Stock Photo。

南極大陸は、その東部と西部の氷床と半島の間に、世界の海面を上昇させるのに十分な氷を保持しています 約60m.

西南極の氷床(WAIS)は比較的小さな部分であり、 3.3m 海面上昇の。 しかし、そのほとんどは不安定な位置にあり、「理論的に不安定"。

その結果、人為的な温暖化に応じてWAISがどのように変化するかは、一般的に 不確実性の最大の原因 長期の海面予測用。

この不確実性の最も差し迫った側面は、氷の不安定性のしきい値を超えたかどうか、現在測定している後退が継続することになるかどうか、そして今日変わらないように見える氷が将来もそのまま残るかどうかを理解することです。

最新の研究によると、WAISの不可逆的損失のしきい値は、産業革命前のレベルを上回る地球温暖化の1.5Cから2Cの間にある可能性が高いとされています。 すでに温暖化で 1.1C付近パリ協定 温暖化を1.5Cまたは「十分に低い2C」に制限することを目的として、このしきい値を回避するためのマージンは実際に問題ありません。

海洋氷床

最近の 海と寒冷圏に関する特別報告 (SROCC) 気候変動に関する政府間パネル (IPCC)、今世紀の世界の海面上昇量にはXNUMXつの主要なコントロールがあります。将来の人間による温室効果ガスの排出と、温暖化が南極の氷床に与える影響です。 IPCCによると:

「2050年以降、気候変動の不確実性は、排出シナリオと関連する気候変動の不確実性、およびより暖かい世界での南極の氷床の応答により、大幅に増加します。

WAISの脆弱性に関する懸念は、主に「海洋氷床の不安定性」(MISI)–氷床の底が海面下にあるため、「海兵隊員」、および開始すると、後退が自立しているという事実のために「不安定」。

氷床は巨大な淡水貯留層と考えることができます。 雪は寒い内部に蓄積し、ゆっくりと圧縮されて氷河の氷になり、非常に濃い液体のように流れて海に戻ります。

いくつかの場所では、氷は海岸に達し、海面に浮かび、 氷棚。 地表にある氷(または海氷床の場合は海底)の境界は、「接地線」と呼ばれます。 接地線は、氷床に蓄えられた水が海に戻る場所です。 そして、海に向かって移動するとき、氷床は正の「質量バランス」を持っていると言います。つまり、海に戻っているよりも多くの氷塊を獲得しています。

しかし、接地線が後退すると、バランスは負になります。 負の氷床バランスは、海洋、したがって、世界の海面への積極的な貢献を意味します。

不安定

氷床の物質収支のこの基本的な画像は、氷河学者がMISIを心配する理由を理解するために必要なすべてです。

接地線の浮いた側の氷棚の変更(間伐など)により、接地側の氷が海底から浮き上がることがあります。 この氷が浮くと、接地線が後退します。 氷が浮いているときは、接地されているときよりも速く流れるため、接地線付近の氷の流れの速度が増加します。 より速い流れによって引き起こされる伸縮は、接地線の近くで薄くなる新しい原因になります。

これを次の図に示します。 新しく浮かぶ氷がより速く流れて薄くなると、より多くの氷が浮き上がって浮き上がり、接地線が元に戻ります。

さらに、MISIの危険にさらされている氷床の領域には、逆勾配、つまり「逆行」勾配があります。これは、内陸でさらに深くなることを意味します。 接地線が氷床のより厚い部分にさらに後退すると、流れが加速し、氷の損失がさらに増加し​​ます。 逆勾配により、このプロセスは正のフィードバックループとして自立します。これがMISIを不安定にします。

海洋氷床の不安定性、またはMISIの図。 バトリングする氷棚が薄くなると、氷床の流れが加速し、海の終端の氷縁が薄くなります。 氷床下の岩盤は氷床内部に向かって傾斜しているため、氷が薄くなると、接地線が後退し、続いて海側の氷フラックスが増加し、氷の縁がさらに薄くなり、接地線がさらに後退します。 クレジット:IPCC SROCC(2019)図CB8.1a 海洋氷床の不安定性、またはMISIの図。 バトリングする氷棚が薄くなると、氷床の流れが加速し、海の終端の氷縁が薄くなります。 氷床下の岩盤は氷床内部に向かって傾斜しているため、氷が薄くなると、接地線が後退し、続いて海側の氷フラックスが増加し、氷の縁がさらに薄くなり、接地線がさらに後退します。 クレジット:IPCC SROCC(2019)図CB8.1a

南極のどこかでMISIのしきい値を超えたかどうかはまだ明らかではありません。 アース線がアムンセン海の海岸線に沿って後退していることはわかっています。 スウェイツグレーシャー。 そして、後退のドライバーは比較的暖かい海水であるように見えます-歴史的な平均より約2℃暖かい-接地線に向かって流れ、通常よりも強い融解を引き起こします。

気候危機の転換点2 22 1

不安定性が開始されておらず、海洋の温暖化が停止した場合、接地線は新しい場所で新しい平衡点を見つける必要があります。 しかし、開始された場合、リトリートは次に何が起こっても継続します。

より速い流れ

しきい値を超えた場合、または将来的にしきい値を超えた場合でも、リトリートは、開始時の「プッシュ」の強さに応じて異なる速度で進めることができます。

仕組みは次のとおりです。 不安定性は、氷床内の力のバランスに依存します。 重力による力により、氷はその厚さと表面の勾配にある程度依存する速度で流れます。

フローティング側のメルトレートが大きく、接地ラインを横切る速度が速いと、小さいレートよりも氷の表面が速く引き下げられます。 より速いドローダウンは、より急な表面勾配を生成し、したがって、より速い流れとより速い後退を生成します。

A モデリング研究 昨年公開されたこのフィードバックのうち、MISIが大きなプッシュ(溶融速度)で開始した場合、余分な溶融が除去された後でも、小さなプッシュで開始した場合よりも速く進んだことがわかりました。

これは、MISIが呼び出された場合でも、地球全体の排出量を削減し、温暖化を遅らせることで、その結果に備えるための時間をより多く与えることを意味します。

氷の崖

海氷床の不安定性のもうXNUMXつの原因は、氷棚が完全に失われた場合に作用するように思われます。

氷河の変化の最も壮観な画像のいくつかは氷山のものです 分娩 –言い換えれば、海を終わらせる氷河のひどく割れた前線から破壊する。

この分娩は、氷棚の下側の融解と、水圧破砕」–氷棚の表面に形成された融解水が氷に染み込んで割れを引き起こす場所–またはXNUMXつの組み合わせ。

分娩の速さは、喫水線上の氷の崖の高さに依存します。崖が水面の上にあるほど、分娩率は大きくなります。

MISIの場合のように、WAISの下の海底の勾配の低下は、氷の崖がより厚い氷に後退するにつれて、より高い崖を海にさらし続け、分娩率を増加させる必要があることを意味します。

以下に示すこのプロセスは、「海氷崖不安定性」(MICI)と呼ばれます。 理論によれば、氷河面の高さが海面から約100mを超えると、崖は高すぎて自重を支えることができません。 したがって、必然的に崩壊し、同様に背の高い崖面が背後に露出し、それも崩壊します。 等々。

IPCCのSROCCは、「スウェイツ氷河は、場所によっては海面下2000mを超えるWAISの内部にまで及ぶため、特に重要です」と述べています。 (ただし、SROCCは、MISIでは逆行性のベッドスロープが発生する必要がある一方で、MICIはフラットまたは海側に傾斜したベッドでも発生する可能性があることにも注意しています。)

この最近特定されたプロセスはMISIほどよく研究されていませんが、科学者がスウェイト氷河などの急速に変化するシステムを観察し続けるので、これは今後数年で確実に変わるでしょう。

海洋氷崖不安定のイラスト。 崖の高さが十分な場合(少なくとも総氷厚が約800m、または水線より約100m上の氷)、崖の表面の応力が氷の強度を超え、崖は繰り返しの分娩イベントで構造的に破損します。 クレジット:IPCC SROCC(2019)図CB8.1b 海洋氷崖不安定のイラスト。 崖の高さが十分な場合(少なくとも総氷厚が約800m、または水線より約100m上の氷)、崖の表面の応力が氷の強度を超え、崖は繰り返しの分娩イベントで構造的に破損します。 クレジット:IPCC SROCC(2019)図CB8.1b

A 自然 2016年のMICIに関する調査では、南極大陸は「2100年までに15メートル以上、2500年までにXNUMXメートル以上上昇する可能性がある」と結論付けました。 より最近の研究 これは過大評価である可能性が高いと結論付けましたが、今世紀にMICIがどのような役割を果たすことができるかはまだ明確ではないと指摘しました。 別の研究で また、MICIを介した急速な氷の損失は、氷河を後退させる氷棚のより遅い損失によって緩和される可能性があることを示唆しています。

しきい値を閉じる

昨年末、 モデラーの大規模なチーム パリの気候目標に対する氷床の反応に関するさまざまな研究を評価し、地球の平均的な温暖化を2Cを「はるかに下回る」状態に保ちました。

モデルはすべて同じ方向を指します。 つまり、グリーンランドの氷床とWAISの両方での不可逆的な氷損失のしきい値は、1.5Cから2Cの世界平均温暖化のどこかです。 そして、私たちはすでに 1C以上の温暖化 今すぐ。

この1.5-2Cのウィンドウは、「南極の氷棚の生存」の鍵であり、レビューペーパーは説明しているため、彼らが保持する氷河に対する「バットレス化」効果は説明しています。

用語集:RCP2.6:RCP(代表的な濃度経路)は、温室効果ガスおよびその他の強制力の将来の濃度のシナリオです。 RCP2.6(「RCP3-PD」とも呼ばれる)は、厳格な緩和が行われる「ピークアンドディケイ」シナリオです。

別の閾値は2Cと2.7Cの間にあるかもしれない、と著者らは付け加えた。 このレベルの世界的な温度上昇に達すると、「ロスやロンネ・フィルヒナーの流域などのいくつかのより大きなシステムの活性化、およびはるかに大きなSLR寄与の開始」を引き起こす可能性があります。 

RossとRonne-Filchnerは、南極大陸で最大の100つの棚です。 これらは「300〜XNUMX年以内」に大幅に削減できますが、 別の研究 世界の排出量が RCP2.6シナリオ。 この排出経路は、一般的に温暖化を2Cに制限することと一致すると考えられています。

これらの発見は、南極の実質的な氷の損失を防ぐことは、世界の排出量をRCP2.6以下に制限することに依存していることを意味します。 論文が結論付けているように、「これらのしきい値を超えることは、大規模な氷床の変化と、完全に実現し、より長い時間スケールで不可逆になるまで数千年かかるSLRへのコミットメントを意味します。

著者について

ニュージーランドのオタゴ大学の国立測量学校の地球物理学者、Christina Hulbe教授。

この記事はもともとに登場しました カーボンブリーフ

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