Sea-ice decline exposes Antarctic ice shelves to unprecedented retreat by wave erosion
この研究は、夏季の海氷減少によって南極の棚氷が温かい表層水による前例のない波浪侵食にさらされており、それが現在の海面水位予測からは漏れている急速な前縁後退を引き起こし、ほぼすべての南極棚氷の安定性を脅かしていることを明らかにしている。
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南極大陸は、アイスシェルフ（棚氷）として知られる広大な浮遊する氷のプラットフォームによって囲まれている。これらの棚氷は天然のブレーキとして機能し、大陸内部から流れ出す巨大な氷河を食い止め、海へと向かうその旅路を遅らせる役割を果たしている。これらの棚氷が弱まったり消失したりすると、背後の氷河は加速し、より多くの氷を海へと放出するため、世界の海面の上昇を引き起こす。数十年にわたり、科学者たちは、これらの棚氷が下の温かい海水や、上の溶ける空気によって削られていくことを理解してきた。しかし、このパズルの決定的なピースが欠けていた。それは、通常南極沿岸を取り囲んでいる海氷の役割である。この海氷は保護的な緩衝材として機能し、浮遊する棚氷を外洋から守っている。気候が温暖化するにつれ、この保護的な環は縮小しており、以前のモデルでは考慮されていなかった新たな力に棚氷をさらしている。
研究チームは、これらの棚氷の急速な後退を駆動している、これまで見過ごされていた強力なメカニズムを明らかにした。夏季に保護的な海氷が消失した特定の地域を調査することで、彼らは、棚氷が温かい水と波の両方によって侵食されていることを見出した。海氷がなくなると、開いた海洋によって波が棚氷の垂直な面に到達するようになる。氷点よりわずかに温かい水によって駆動されるこれらの波が、水線部にノッチ（切り込み）を刻み込む。このプロセスが氷を下から削り取り、潜水した浮力を持つレッジ（棚）を作り出し、棚氷の前部を上方へと押し上げる。最終的に、ストレスが限界を超えると、棚氷は崩落し、巨大な氷山を海へと送り出す。このサイクルが毎年夏に繰り返され、棚氷を単なる融解によるものよりもはるかに速く後退させるのである。
研究者たちは、海氷が長年消失しているアムンゼン海ポリニャと、2025年と2026年に初めて海氷が完全に失われた地域であるロンネ入口に焦点を当てて調査を行った。数十年にわたる衛星画像を用いて、彼らは氷の前面の動きを追跡した。海氷によって保護されている領域では、棚氷は比較的安定しており、予測可能なパターンで前進と後退を繰り返していた。対照的に、開いた水域に接するゲッツ棚氷のセクションは、毎年着実に後退していた。この後退は、他の南極の地域で一般的なように、下からの薄層化や上からの融解によって引き起こされたものではない。むしろ、氷の前面が水線部で摩耗していたのである。これは、科学者が「エッジ・ウェイスト（縁の消耗）」と呼ぶプロセスである。
この現象がどのように起こるかを理解するために、チームは高精度な衛星測定を用いて氷の表面をスキャンした。彼らは、隆起した氷の尾根と、それに続く窪みという、いわゆる「ランプアート・モート（堤防と堀）」構造を発見した。この形状は、水線部が侵食されることで、浮上しようとする潜水した足の部分が残り、それが棚氷の上部を傾けることで形成される。研究者たちの計算によれば、この水中の足の部分がわずか50メートルから100メートルほど伸びるだけで、棚氷を破断させるのに十分な上方への力が働く。この閾値に達すると、棚氷は一度のイベントで崩落（カービング）し、一度に約900メートルもの氷を取り除くことがある。これは、水線部での比較的わずかな侵食が、大規模な氷の放出を引き起こす可能性があることを意味しており、著者らはこれを「カービング・マルチプライヤー効果（崩落増幅効果）」と呼んでいる。
研究は、この後退の速度が驚異的であることを示している。アムンゼン海では、氷の前面は約年間680メートル後退していた。海氷が存在せず、水温が高かったロンネ入口では、後退率はさらに高く、場所によっては年間2,000メートルを超えていた。これらの速度は氷が前方へ流れる速度よりもはるかに速く、棚氷が急速に縮小していることを意味している。研究者たちは、このプロセスが海氷の不在に完全に依存していると指摘した。海氷が存続していた年や、冷たい氷山が流れてきて水を冷却した年には、後退は停止した。このことは、保護的な海氷の障壁の喪失が、この侵食の直接的な引き金であることを裏付けている。
これらの知見が持つ意味は、調査された特定の場所をはるかに超えて広がっている。研究者たちが南極沿岸全域のデータを分析したところ、海氷が減少し続けるにつれて、ほとんどの棚氷が間もなくこれらと同じ状況にさらされることが分かった。現在、多くの棚氷は夏季に海氷によって守られているが、この保護は消えつつある。もしアムンゼン海やロンネ入口で見られたパターンが南極大陸全体で繰り返されるならば、ほぼすべての南極棚氷が毎年後退し始める可能性がある。これは氷床の安定性を根本的に変え、以前は安全と考えられていた棚氷の崩壊につながる恐れがある。
この発見は、現在の海面上昇の予測における空白を浮き彫りにしている。将来の海面水位を予測する既存のコンピュータモデルには、この波による侵食プロセスが含まれていない。それらのモデルは、下の温かい水や上の温かい空気による融解に焦点を当てているが、海氷がない時に波が氷の前面に衝突することによる機械的および熱的な侵食を見落としている。このメカニズムは、以前考えられていたよりもはるかに速い速度で後退を駆動させる可能性があるため、研究者たちは、現在のモデルは南極が氷を失う速度を過小評価している可能性が高いと主張している。保護的な海氷が消失するにつれ、大陸の棚氷は、科学者が予想していたよりも急速に世界の海面上昇を加速させかねない、新たな、そして強力な脅威に直面している。
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