海面上昇モデル予測に重大な誤りが見つかる

2025年1月21日、アイオワ州立大学が執筆

新しい研究によると、温暖な氷河の氷はこれまで考えられていたよりも安定して流れていることが明らかになり、海面上昇の予測値が低くなる可能性がある。

科学誌『サイエンス』で発表されたばかりの氷河の氷の流れに関する研究論文について説明を求められた際、ニール・アイバーソン氏は氷の物理に関する2つの教訓から話を始めた。

まず、アイオワ州立大学地球・大気・気候学部の著名な名誉教授は、氷河の中にはさまざまな種類の氷があることを指摘した。

氷河の一部は圧力融解温度に達しており、柔らかく水っぽい状態である。

その温暖な氷は、キッチンカウンターに置かれたままの氷塊のようなもので、融解水が氷とカウンターの間に溜まっていると教授は言う。温暖な氷は研究や特性の把握が困難であった。

第二に、氷河の他の部分には、冷たく硬い氷があり、冷凍庫に入れたままの氷のような状態である。この種の氷は、これまで一般的に研究され、氷河の流動モデルや予測の基礎として使用されてきた。

新しい研究論文は、前者の状態を扱っていると、論文の共著者でありプロジェクトの監督者であるアイバーソン氏は述べた。

この論文では、実験室での実験と、その結果得られたデータが説明されており、「氷河流動モデリングの経験的基礎」における標準値（英国の氷河物理学者である故ジョン・W・グレン氏にちなんでグレン流動法則と呼ばれる方程式）は変更すべきであると示唆している。温帯の氷の場合である。

この新しい値を流動法則に適用すると、「気候が温暖化するにつれ、氷床の縮小による応力増加に対する流速の増加予測値がより小さくなる傾向がある」とアイバーソン氏は述べた。
つまり、モデルでは氷河の海への流入量が少なくなり、海面上昇の予測値も低くなるということだ。

グレンの流量則は次式で表される。

ε ̇ = Aτⁿ

この式は、氷にかかる応力τと変形速度ε ̇の関係を表しており、Aは特定の氷の温度における定数である。

新しい実験の結果、応力指数の値nは通常割り当てられる値3または4ではなく、1.0であることが示された。

著者らは、「グレンのオリジナルの実験と、主に低温の氷（-2℃以下）を対象としたその後の多くの実験に基づいて、何世代にもわたって、モデルにおける応力指数nの値は3.0とされてきた」と記している。（また、「氷床の低温の氷」に関する他の研究では、nはさらに高い4.0とされているとも記している。）

その理由の一部は、「融解圧力温度での氷の実験は難しいからだ」と、論文の共同執筆者であり、アイオワ州立大学でポスドク研究員を務めた経験を持ち、ウィスコンシン大学マディソン校の地球科学のディーン・L・モルグリッジ准教授であるルーカス・ゾエト氏は述べている。

ゾエト氏は、このプロジェクトの共同監督者であり、透明な壁を持つリングせん断装置のやや小型のバージョンを自身の研究室用に開発した。

しかし、アイバーソン氏の研究室で行われた大規模なせん断変形実験のデータから、nの割り当て値に疑問が生じている。

「氷河の底や氷河の末端付近で予想される一般的な液体の含水量と応力の範囲では、穏やかな氷は線形粘性（n=1.0）である」と著者は記している。

その原因は、個々の氷の結晶（ミリメートルからセンチメートル単位）の境界に沿って起こる融解と再結晶であると彼らは提案した。これは、応力に比例して直線的に起こるはずである。

これらの新しいデータにより、モデラーは「実験室で実証された物理的関係に基づいて氷床モデルを構築できる」とゾエト氏は述べた。「理解が深まることで、予測の精度が向上する」

新しいnの値を裏付けるデータを取得するには、根気が必要だった。

「このプロジェクトには何年も取り組んできました。」とSchohn氏は言う。「これを実現させるのは本当に大変でした」。

最終的にIverson氏は「これまでの失敗と開発を考慮すると、このプロセスには約10年を要しました」と語った。

研究者たちは、温帯の氷河の氷をより正確にモデル化し、氷河の融解と海面上昇をより正確に予測するためには、このプロセスは不可欠であったと述べた。