GRACEと気候モデルデータを用いた高山アジアの氷河質量変化の将来予測

遠くの氷河が日常生活に関係する理由

ヒマラヤから天山にわたる高山アジアは、その広大な氷河が飲料水、灌漑、そして数億人に供給する水力発電の水源となる多くの河川に給水することから、しばしば「アジアの水塔」と呼ばれます。本研究は単純だが緊急性の高い問いを投げかけます：これらの山岳の氷の蓄えは現在どれほどの速さで縮小しているのか、また異なる将来の温暖化経路の下でどうなるのか。地球重力場の微小な変化をとらえる高感度の衛星観測と最新の気候モデルを組み合わせることで、著者らは過去二十年の氷河変化を追跡し、今世紀末までにどれだけの氷が失われうるかを予測します。

遠隔の氷の脈拍を測る

広大で険しい山脈に点在する氷河の健全性を測ることは容易ではありません。従来の現地観測は個々の氷河に関する詳細な値を与えますが、領域全体のごく一部しかカバーしません。光学・レーダー衛星画像は氷河面積のマッピングに有用ですが、雲や険しい地形に阻まれることが多いです。本研究では代わりに、GRACEとGRACE Follow-Onという一対の衛星ミッションを用いて、水や氷の質量変動が引き起こす地球重力の変化を検出します。重力に基づく総水量の推定値を、土壌水分・降雪・植生を扱う陸面モデルの推定と比較することで、高山アジア全域の氷河質量変化の信号を分離します。

欠測を埋めてパターンを可視化する

GRACEの時代には、初代ミッションと後継ミッションの間にほぼ3年に及ぶ重要な観測ギャップがあります。2002/03年から2022/23年までの連続した記録を作成するために、研究チームはMissForestと呼ばれる機械学習手法を用い、降水、気温、湿度、放射などの関連する気候変数から欠測データを再構成しました。検証では、これらの再構成が観測された重力データと独立した陸面モデルの両方とよく一致することが示され、ギャップ埋めが信頼できると判断されました。完成した記録から、過去20年で高山アジアの氷河は年平均約139億トンの氷を失っていると算出され、地域ごとに大きな差があることが明らかになりました—一部ではわずかな増加を示すところもあれば、非常に急速に質量を失う場所もあります。

世界の屋根での不均一な温暖化

著者らは次に、同じ期間に降雨、気温、地表温度、湿度、入射する太陽および赤外放射がどのように変化したかを検討します。明瞭で広範な温暖化の信号が見つかり、大気の水分増加と氷河表面に到達する長波（赤外）放射の上昇が伴っています。短波（太陽光）は多くの地域で減少する傾向があり、これは雲やエアロゾルの増加による可能性が高いですが、余分な長波エネルギーがそれを上回り、夜間であっても氷に熱を加えます。降水の変化は場所によりまちまちで、ある地域は湿潤化し他は乾燥化します。これらのパターンが合わさって、高山アジアのほとんどの小領域で氷河損失の加速を説明する一方、東昆侖や内陸チベットの一部のように局所的な気候の特性によって持ちこたえたり増加したりする地域があることが示されます。

異なる将来像を見通す

将来を理解するために、研究者らは観測された氷河質量変化を五つの主要な気候・放射変数と結びつける柔軟な統計モデルを構築しました。次に、このモデルに過去の観測に合わせて調整された複数の全球モデルからの将来気候予測を入力します。検討するシナリオは二つ：強い対策で将来の温暖化を抑える低排出経路（SSP126）と、温室効果ガス排出が高止まりする高排出経路（SSP585）です。低排出のケースでは氷河損失の速度は徐々に鈍化し、世紀末には地域全体の氷収支がわずかに正になる可能性があり、降雪と融解の間で新ただが安定した平衡が生まれることを示唆します。しかし高排出経路では氷の喪失は加速し、平均で年約195億トンの減少に達し、非常に大きな不確実性が伴い2100年までに安定する兆しは見られません。

水と災害への影響

下流に暮らす人々にとって、これらの予測は深刻な影響をもたらします。温暖化に伴い降水は雪ではなく雨として降る割合が増え、より湿った大気からの長波熱が融解を加速します。短期的には河川の増水や氷河堰塞湖の急激な決壊といった洪水リスクが高まります。長期的には氷河が縮小し続けることで、乾季に多くの河川系が依存する恒常的な融水流は減少する可能性が高いです。本研究は、低排出の未来を選ぶことが氷河損失の速度と不確実性の両方を大幅に低減し、アジアの自然な氷の備えをより多く保存することを示しています。遠く離れた氷河で起きることは単なる高山の物語ではなく、広大な下流域の水安全、エネルギー生産、災害リスク計画の中心的問題であることを強調しています。

引用: Dharpure, J.K., Howat, I.M. & Patel, A. Future projections of glacier mass change in High Mountain Asia using GRACE and climatemodel data. Sci Rep 16, 8785 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39404-8

キーワード: 高山アジア, 氷河融解, 気候変動, 水資源, 衛星重力測定