放浪する温室効果ガスの脅威

氷の駅の間にドイツの研究船Polarstern。北極の海氷から氷のコアと水のサンプルを取り出すための掘削孔の眺め。 （写真ステファン・ヘンドリックス/ AWI）

Alfred Wegener Instituteの生物地球化学分野のドイツの科学者。中空の穿孔器で氷の中を掘り下げる小さな区域で、彼らは氷の芯をとり、氷の表面の層を底に表す短い断片に切断した。これらは袋によく記録され、異なるグループによって船上で分析されます。解凍後、コアを濾過して、例えば、氷の藻類の量を決定する。 （写真：ステファン・ヘンドリックス/ AWI）

AWIの海氷物理学者は、北極の海氷に溶けた池を調査するために氷床を逸らしました。 （Photo Alfred-Wegener-Institut Mar Fernandez）

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シベリア北部の浅い沿岸地域の海底では、微生物が植物遺体を分解するとメタンが生成されます。この温室効果ガスが水の中に侵入すると、これらの沿岸水域に形成される海氷に閉じ込められる可能性もあります。その結果、このガスは北極海を数千キロメートル移動し、数ヶ月後に全く異なる地域で放出される可能性があります。この現象は、オンライン誌Scientific Reportsの最新号に掲載されているAlfred Wegener Instituteの研究者による記事の主題です。メタン、海洋、氷の相互作用は気候変動に大きな影響を及ぼしますが、これまでのところ気候モデルに反映されていません。

2011年8月、ヘルムホルツ極・海洋研究センター（AWI）のAlfred Wegener Instituteの砕氷船Polarsternは、北極から数百キロ離れた氷で覆われた北極海を航行していました。当時、AWIの地球化学者であるEllen Damm博士は、High Northの水域で温室効果ガスメタンを試験しました。 4年後の同じ地域への探検では、彼女は異なる時間に行われた測定値を比較する機会があり、水試料中のメタンはかなり少なかった。

Ellen Dammは、Kielおよび他の同僚のGEOMAR Helmholtz海洋研究センターのDorothea Bauch博士とともに、地域レベルのメタンとその発生源を決定するために試料を分析した。海氷中の酸素同位体を測定することにより、科学者は氷がどこでいつ形成されたのかを推測することができました。そうするために、彼らはまた、海氷サンプルを採取しました。彼らの発見：氷は北極海を渡ってメタンを輸送します。また、AWIの2人の研究者とその同僚、ヘルシンキのフィンランド気象研究所とモスクワのロシア科学アカデミーは、オンライン・ジャーナルScientific Reportsに関連しているため、毎年異なるように見えます。

2011年からのサンプルは、シベリア東部のLaptev海の沿岸域で、2年近く前に2009年10月に北方への長い航海を開始した海氷から生じたものである.2015年のサンプルは、北極海の半分長い間、温室効果ガスのレベルが著しく低くなっています。分析の結果、この氷はより深い海水の中ではるかに遠くに形成されていたことが明らかになりました。しかし、今まで気候研究者のモデルは、メタンと北極海とそれに浮かぶ氷との相互作用を考慮していない。

空気中のメタン分子は、石炭、石油、ガスを燃焼させて大気中に放出される二酸化炭素分子に比べて、温度上昇に25倍の効果があります。北極圏のメタンは北北緯の温暖化にも大きな影響を及ぼし、地球温暖化をさらに悪化させています。

メタンは、牛の繁殖と稲作、ならびに様々な他の自然のプロセスによって生産される。例えば、藻類や他の植物材料の残骸は、浅いラプテフ海の床や北極海岸の他の浅い海に集まる。そこに酸素がない場合、微生物はこのバイオマスを分解し、メタンを生成する。現在まで、シミュレーションは、炭素とメタンの北極地域からの放出経路にはあまり注意を払っていません。

秋になると気温が下がり、多くの開放水域も涼しくなり始めます。 「ロシアの棚の海面には海の氷が形成され、強風の影響を受けて北に向かっている」と同研究に参加したAWI海氷物理学者のトーマス・クルムン博士は説明する。氷形成と海上風は、これらの浅い周辺海域で強い電流を発生させ、そこでは堆積物を攪拌し、そこで生成されたメタンを水柱に運ぶ。メタンは氷の中に閉じ込められ、冬にはこれらの開いた水域で急速に形成されます。

AWIの研究員エレン・ダム（Ellen Damm）は、「より多くの海水が凍結すると、氷中に閉じ込められた大量のメタンを同伴して、氷中に含まれる塩水を追い出すことができます。その結果、塩とメタンの両方を多量に含む氷の下に水層が形成される。しかし、表面の氷と下の濃厚塩水は、それに含まれる温室効果ガスと一緒に、風と流れによって押し出されます。 Thomas Krumpen氏によると、「Laptev海の海岸に沿って形成された氷が、北極海を越えて北極を越えてフラム海峡に移動するには、グリーンランドの東価とスバールバルの間に約2年半かかる。 "言うまでもなく、氷の中に閉じ込められたメタンとその下にある塩水は乗り物に沿っている。

気候変動によって引き起こされる上昇温度は、この氷をますます溶かすようになっています。近年、海氷に覆われた水域と氷の厚さは減少しており、風によって氷が薄く吹き飛ばされています。 「過去数年間で、我々は氷がより速くより速く北極海に運ばれることを確認しました」とThomas Krumpen氏は確信しています。そして、このプロセスは当然北極のメタン転流の大きな変化を意味します。したがって、北極圏のメタンの発生源、吸収源、輸送ルートを定量化することは、科学界にとって大きな課題となっている。