溝状地形は冷たい南極氷棚の融解感受性を増幅する

海岸にとって地下の隠れた“河”が重要な理由

きしむような白銀の南極の氷棚のはるか下で、海は静かに氷の下部を削っています。本研究は、東南極の比較的冷たい氷棚の底に刻まれた長くトンネル状の溝が、やや暖かい深層海水を捕らえる罠のように働くことを明らかにします。これにより、周囲が非常に寒い環境であってもこれらの氷棚は予想よりずっと速く融解し、世界の海面上昇に波及する可能性があります。

海をせき止める巨大な氷の堰

南極氷床は地球の淡水の約70%を蓄えており、もし海に流れ込めば世界の海面を数メートル押し上げるほどの量です。浮いた氷棚はこの氷床の周縁を取り囲み、地盤に着いた氷の海への流れを遅らせる“ブレーキ”として働きます。近年では、海洋に起因する融解による氷棚の薄化・弱体化が南極の純氷量減少の主要因となっています。しかし、氷棚の複雑な底面に海がどのように作用して融解を生むかという詳しいメカニズムは、特に空洞内の水温が凍結点に近い領域で、十分に理解されていません。

氷の下に隠れた溝

多くの南極氷棚には底部チャネルがあり、幅が数キロ、深さが数百メートルに及ぶ細長い溝が接地線から岸辺に向かって数十〜数百キロにわたり走ります。これらのチャネルは融解を再分配し、ある場所では急速に薄くなる一方で隣接領域はほとんど融けないかむしろ再凍結することもあります。西南極の温かい海域では、こうしたチャネルが融解を集中させて氷棚を弱らせることが知られています。しかし、同様の地形は通常融解率の低い冷たい東南極の氷棚の下にも存在します。これまで、それらの溝が融解を局在させて氷棚を安定化させるのか、あるいは構造的な弱点を刻んで不安定化させるのかは明確ではありませんでした。

フィンブリュイセンの下のデジタル実験室

著者らは東南極のフィンブリュイセン氷棚に着目しました。ここは比較的冷たい系で、海腔は通常、凍結点近くの“冬水”で満たされています。高解像度の海洋モデルを用い、実際の深いチャネルを含む粗い底面と、それらを除去した人工的に平滑化した底面の双方で海腔をシミュレートしました。さらにそれぞれの地形について、ほとんど暖かい深層水が入らない寒冷状態と、周極深層水の穏やかな侵入が深部に達する温暖状態の2つの海況を試しました（いずれも局所の凍結点より僅かに高い程度）。こうして小規模な地形が微妙な海洋温暖化とどのように相互作用するかを分離して調べられます。

溝に捕らわれる暖かい水

シミュレーションは、氷底がチャネル状になっていると、侵入する暖かい深層水が単に流れ去るのではないことを示します。代わりに、その水は氷を溶かしながら混合・変質し、相対的に暖かいままで淡く浮力が増した水塊になります。深部ではこの変質した水がチャネルに上昇して稜線付近に閉じ込められ、局所的な循環を生じさせます。チャネル壁に沿った流れが速まることで乱流による熱輸送が増し、氷近傍により暖かい水が存在することで融解がさらに促進されます。温暖な条件下では、チャネル内部の融解速度は平滑化した底面と比べて年間で10メートル以上増加することがあり得る一方、棚全体の平均融解は依然として控えめです。

過剰な融解から構造的リスクへ

研究チームは次に、この局所的な海洋駆動の薄化を、氷が流動して溝を“癒し”凹みを埋める自然の傾向と比較しました。暖かい水の侵入がない冷たい条件では氷の変形が勝り、総合的にはチャネルは閉塞へ向かいます。しかし暖かい深層水が侵入すると、チャネル内での追加的な融解がその癒し効果を上回り、特に接地線近くの厚い部分の下でチャネルが維持または深化する可能性があります。この局所的な薄化は氷棚の構造的な背骨を弱め、支え効果（バッタレスティング）を低下させることで、上流の氷床をより速く流出させる方向に脆弱にする恐れがあります。

将来の海面水位への示唆

本研究は、小規模な氷底チャネルが、融解の弱い冷たい氷棚であっても比較的穏やかな海洋温暖化に対する感受性を大きく増幅し得ることを示しています。単なる表面のテクスチャーではなく、これらの溝は希少な暖かい水を氷底へ引き上げ、安定性にとって最も重要な場所での融解を増やします。南大洋の風や海流の変化により既により多くの暖かい深層水が大陸棚に運ばれるようになっている中で、こうしたチャネル化された循環は一部の氷棚を従来考えられていたよりも脆弱にし、長期的な海面予測に重要な意味を持つ可能性があります。

引用: Zhou, Q., Hattermann, T., Zhao, C. et al. Channelized topography amplifies melt-sensitivity of cold Antarctic ice shelves. Nat Commun 17, 3790 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71828-8

キーワード: 南極の氷棚, 底部チャネル, 海洋温暖化, 海面上昇, 周極深層水