温暖化を1.5度に抑えても、南極氷床の流出は止まらない
週末に海辺の遊歩道を歩いていると、海面上昇はどこか遠い未来の科学的警告のように感じられがちである。しかし、『ネイチャー・ジオサイエンス』（Nature Geoscience）に掲載された最新の論文は、動かしがたい現実の境界線を突きつけた。パリ協定が掲げる最も野心的な目標である「世界の気温上昇を1.5度以内に抑える」ことを達成したとしても、今世紀における南極氷床の純質量減少（純氷消失）はもはや不可逆であることが明らかになった。
南極大陸には、地球上で最も巨大な氷床が存在する。もしこれがすべて融解すれば、世界の海面は約58メートル上昇し、19階建てのビルがそのまま海中に沈む計算になる。そのほんのわずかな一角が失われるだけでも、世界中の沿岸都市を支える防潮堤に破滅的な水圧がのしかかる。
これまで科学者たちは、氷床消失の「絶対的な下限値」を算出することに苦慮してきた。従来の物理シミュレーションを1回走らせるだけで、膨大なスーパーコンピュータの演算資源が消費されるためだ。今回、データサイエンティストと雪氷学者、海洋学者による国際チームが機械学習を導入し、この計算の壁を突破した。最新の推計は、海面上昇の不可逆的な最小増加量がすでに固定（ロックイン）されていることを示している。
AIが走破した数百万の可能性、衛星重力データで偽の予測を排除
限られた計算資源の中で無数の可能性を検証するため、研究チームは機械学習（大量の観測・計算データから背後にある規則性を自律的に学習する技術）を採用した。世界数十の物理モデルのシミュレーションデータを集約した国際プロジェクト「ISMIP6（CMIP6のための氷床モデル相互比較プロジェクト）」を基盤とし、物理法則の制約を組み込んだ新たなAIモデルを構築したのである。
スーパーコンピュータで数日を要していた氷床変動のシミュレーションは、新モデルによって1秒未満へと大幅に圧縮された。研究者たちはこの圧倒的な演算速度を活かし、数百万通りのパラメータの組み合わせを計算し、数十万通りに及ぶ将来シナリオをスクリーニングした。
大量の予測結果を出力した後、研究チームは極めて厳格な検証基準を課した。2002年以降、地球の微小な重力変動を宇宙から観測することで氷床の質量変化を「秤にかける」ように計測してきた双子衛星「GRACE（重力回復・気候実験）」の実測データと整合するシナリオのみを採用したのである。
衛星の実測値を再現できないシナリオはすべて候補から除外された。その結果、残された数十万通りのシナリオはすべて同じ未来を指し示していた。今世紀の南極では、融解による氷の消失量が、新たに降る降雪の量を確実に上回るということである。
図：NASAのGRACE衛星が宇宙からの重力測定によって記録した南極氷床の質量変動。出典：The Conversation / NASA
空からどれほど雪が降ろうとも、棚氷融解の欠損は埋まらない
過去の気候議論には、一見すると楽観的な仮説が存在していた。地球の気温が上昇すると大気が保持できる水蒸気量が増加するため、南極大陸上空での降雪量も増える。理論上は、新たに降り積もる雪の層が、温暖化する海洋による融解の損失を相殺し、氷床全体としては成長する可能性さえあると予測されていた。
しかし最新の研究は、データをもってこの仮説を否定した。衛星観測と海洋内部のモニタリングは、棚氷の底部を暖水が溶かす速度が、上部からの降雪による補充速度をはるかに凌駕していることを実証した。
海水温上昇に起因する基礎融解（底面融解）が支配権を握っている。衛星データによる照合の結果、追加の降雪が南極を救うことはできず、氷床質量の純減はすでに物理的に運命づけられていることが確定した。
図：海水温上昇、棚氷の融解、そして氷河の海への流出加速へと至るドミノ倒し的プロセスのモデル連鎖。出典：The Conversation、作図：Yucheng Lin
25センチの海面上昇が、数千万人の沿岸の生活基盤を奪う
沿岸部を取り囲む棚氷を暖かい海水が溶かすと、破滅的な連鎖反応が引き起こされる。突っ張り棒の役割を果たしていた棚氷が薄くなったり崩落したりすると、背後にある陸上の氷河が支えを失い、滑り落ちる速度が急激に加速する。融解が進むたびに、次の崩壊の連鎖がより速く訪れる。
高排出シナリオのもとでは、南極氷床の融解単体だけでも、2100年までに世界の海面を約25センチメートル上昇させる可能性がある。
25センチメートルという数値は、大人のすねの高さ程度に過ぎないように思えるかもしれない。しかし沿岸工学の観点からは、海面が10センチ上昇するごとに、強力な高潮による浸水頻度が2倍に跳ね上がる。世界では約10億人が低平な沿岸地域に暮らしており、そのうち1億人は標高1メートル未満の地域に居住している。南極由来のわずか25センチの上昇だけで、1,000万人以上が暮らす居住地域が恒久的に水没するリスクにさらされる。
削減される炭素の1トン1トンが、沿岸都市に猶予をもたらす
科学者たちは同時に、現在のモデルが依然として保守的な見積もりに留まっていることを指摘している。氷の構造的な亀裂・崩壊プロセスや、氷床底部の河川・湖沼による水文システムの動態はまだ完全には数式に組み込まれておらず、実際の流出速度は想定よりもさらに速い可能性がある。
氷消失の「下限」が確定したからといって、排出削減の努力が無駄になったわけではない。今日回避された1トンの温室効果ガス排出は、氷床の融解ペースを確実に鈍化させ、沿岸都市が防潮堤を築き適応策を整えるための貴重な防衛期間を生み出す。
1.5度の温暖化目標では確定してしまった氷の喪失を元に戻すことはできないが、海面上昇の上限値をどこで食い止めるかを決定づける。下限は物理法則によって固定されたが、その上限がどこまで達するかは、人類の排出削減努力にかかっている。
参考文献：
- Nature Geoscience 論文原報
- The Conversation 研究解説記事
