2023-02-10 ケンブリッジ大学
◆Science Advances誌に掲載されたこの研究成果は、グリーンランド氷床が気候変動に対応してどのように変動し続けるかをより正確に予測するために利用される可能性があります。
◆グリーンランド氷床からの質量放出は、1980年代以降6倍に増加し、現在では世界の海面上昇の単独最大要因となっている。この質量損失の約半分は、表面の雪解け水の流出によるもので、残りの半分は、海に到達した氷河の速い流れによって、氷が直接海に流出することによってもたらされているものである。
◆欧州研究評議会の資金援助を受けたRESPONDERプロジェクトは、物理的な測定とコンピュータモデリングを組み合わせて、グリーンランド氷床のダイナミクスを探っている。
◆今回の研究は、2021年にRESPONDERチームが報告した光ファイバーケーブルによる先行観測を基に行われました。その際、研究チームは、氷床の温度は滑らかな勾配として変化するのではなく、はるかに不均質であり、高度に局所的な変形の領域が氷をさらに温めていることを発見しました。
◆また、ボーリング孔での測定から、底面の氷には少量（最大でおよそ2％）の水が含まれていることがわかった。氷床の一部では、この氷と水の混合層は温帯氷と呼ばれ、厚さは約8メートルだが、他の部分では最大70メートルにもなっている。
◆ロー、クリストファーセン、そしてイギリス、アメリカ、スイス、フランスの同僚たちは、以前のボーリング測定に基づき、新しい観測結果をすべて説明できるモデルを開発しました。
◆重要なのは、グリーンランドでは岩だらけの丘や盆地、深いフィヨルドなど、氷の麓の地形の自然変動を考慮したことである。研究者たちは、氷河が大きな障害物や丘の上を移動するとき、氷床の底面から数百メートルにわたって変形と加熱の効果があることを発見した。これまでは、この効果はモデルで省かれていた。
◆これらの変動を取り入れることで、研究者が開発したモデルは、氷河自体が速く動いているか遅く動いているかに関わらず、氷河が景観上を移動する際に、温帯氷の変動層が形成されることを示した。この温帯氷層の厚さは、以前に行われたボーリング調査の結果と一致しているが、氷床からの海面上昇を予測するために用いられる標準的なモデリング方法とは大きく異なっている。
◆「この丘陵地帯のために、氷はほんの数キロの短い距離の間に、ほとんど底を横切るように滑ったり、まったく滑らなかったりするのです。「もし、底面の滑走が少なければ、内部の変形や加熱が多くなり、温帯氷の層が厚くなり、広い範囲にわたって氷の力学的特性が変化することになるのです。この温帯氷の層は、実際には丘の間の変形ブリッジのような役割を果たし、その真上にあるもっと冷たい氷の高速運動を促進することができるのです」。
◆研究者らは、この改良された理解を用いて、将来の海面上昇を予測する際に用いられる氷床モデル用に、氷の動きについてより正確な記述を構築することを期待している。
＜関連情報＞
- https://www.cam.ac.uk/stories/greenland-modelling
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5180
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abe7136
グリーンランド氷床の出口氷河と基部温帯氷の複雑な運動 Complex motion of Greenland ice sheet outlet glaciers with basal temperate ice
Robert Law,Poul Christoffersen,Emma MacKie,Samuel Cook,Marianne Haseloff,Olivier Gagliardini
Science Advances Published:10 Feb 2023
DOI:10.1126/sciadv.abq5180
Abstract
Uncertainty associated with ice sheet motion plagues sea level rise predictions. Much of this uncertainty arises from imperfect representations of physical processes including basal slip and internal ice deformation, with ice sheet models largely incapable of reproducing borehole-based observations. Here, we model isolated three-dimensional domains from fast-moving (Sermeq Kujalleq/Store Glacier) and slow-moving (Isunnguata Sermia) ice sheet settings in Greenland. By incorporating realistic geostatistically simulated topography, we show that a spatially highly variable layer of temperate ice (much softer ice at the pressure-melting point) forms naturally in both settings, alongside ice motion patterns which diverge substantially from those obtained using smoothly varying BedMachine topography. Temperate ice is vertically extensive (>100 meters) in deep troughs but thins notably (<5 meters) over bedrock highs, with basal slip rates reaching >90 or <5% of surface velocity dependent on topography and temperate layer thickness. Developing parameterizations of the net effect of this complex motion can improve the realism of predictive ice sheet models.
光ファイバー式分布型温度センシングにより明らかになったグリーンランド流出氷河の高速移動の熱力学 Thermodynamics of a fast-moving Greenlandic outlet glacier revealed by fiber-optic distributed temperature sensing
Robert Law,Poul Christoffersen,Bryn Hubbard,Samuel H. Doyle,Thomas R. Chudley ,Charlotte M. Schoonman ,Marion Bougamont ,Bas des Tombe,Bart Schilperoort,Cedric Kechavarzi,Adam Booth,Tun Jan Young
Science Advances Published:14 May 2021
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abe7136
Abstract
Measurements of ice temperature provide crucial constraints on ice viscosity and the thermodynamic processes occurring within a glacier. However, such measurements are presently limited by a small number of relatively coarse-spatial-resolution borehole records, especially for ice sheets. Here, we advance our understanding of glacier thermodynamics with an exceptionally high-vertical-resolution (~0.65 m), distributed-fiber-optic temperature-sensing profile from a 1043-m borehole drilled to the base of Sermeq Kujalleq (Store Glacier), Greenland. We report substantial but isolated strain heating within interglacial-phase ice at 208 to 242 m depth together with strongly heterogeneous ice deformation in glacial-phase ice below 889 m. We also observe a high-strain interface between glacial- and interglacial-phase ice and a 73-m-thick temperate basal layer, interpreted as locally formed and important for the glacier’s fast motion. These findings demonstrate notable spatial heterogeneity, both vertically and at the catchment scale, in the conditions facilitating the fast motion of marine-terminating glaciers in Greenland.
