在全球沸騰時代，日本觀測隊探索南極「冰棚」融化之謎

利用水下機器人，調查急劇融化的冰棚

日本在東南極持續進行了約70年的觀測活動，如今變得比以往任何時候都更加重要了。這是因為南極的大部分冰都位於日本基地所在的東部。

如果南極的冰蓋（覆蓋南極大陸的厚冰層）全部融化，世界海平面將上升約60公尺，其中上升50公尺的冰據說都位於東南極。這說明冰在這一地區是多麼地集中。雖然此前認為東部的冰蓋相對於西南極來說更為穩定，但這種情況正在發生變化。

筆者採訪的第64次觀測隊的主要活動目標之一就是解明南極東部冰層融化的機制。參加該觀測隊的地質學家藤井昌和（國立極地研究所助理教授）、機器人專家山縣廣和（東京大學特聘研究員）和山本和（技術助理）的團隊使用自主水下機器人對冰融化進行了實際狀況調查，這在日本觀測隊是首次。

調查的目的是收集冰蓋伸入海中的「冰棚」底部融化速度的資料。

對南極冰融化量的計算主要基於衛星資料，通過測量冰的厚度，將其變薄的部分換算為已融化的冰層。然而，近年來發現，不是大陸表面的冰，而是冰棚正在迅速融化，因為它們的底部被溫暖的海水侵蝕。通過研究冰棚下的洋流和海水溫度，日本的觀測隊正試圖通過計算冰融化所需的能量，來弄清冰融化的程度和速度。

在厚冰下進行機器人調查極為困難。由於電纜可能會被冰層卡住，導致無法回收機器人，因此必須採用無線方式。然而，在海中進行穩定的無線通訊非常困難。

因此，機器人必須能夠自主導航，即在檢查周圍環境（如海底地形）的同時，自行在水中移動。此外，在水溫接近零下兩度，以及機器人在浮出水面後可能立即結冰的環境中，精密電子設備會頻繁發生故障。

研究團隊逐一解決了這些反覆出現的問題，終於成功利用自主水下機器人收集了冰下水溫和海底地形的資料。

第64次南極觀測隊在進行冰融化的實際調查中使用了自主水下機器人「MONACA」。從南極觀測船「SHIRASE」號下水後，潛入冰下，收集了海底地形資料（右下）等。「MONACA」是Mobility Oriented Nadir Antarctic Adventurer的縮寫

目前，第65次考察隊也還在繼續旨在探明南極東部冰河融化機制的活動。此外，日本計畫未來對南極東部最大的托滕冰河（Totten Glacier）進行研究。根據衛星等資料，該冰河被確認為南極東部冰層融化最為嚴重的區域。如果該冰河完全融化，全球海平面預計將上升3至4公尺。

東京海洋大學副教授溝端浩平等人，在2017至2021年間與日美澳聯合團隊在托滕冰河附近進行的海洋觀測的結果中發現，近海存在多個巨大的順時針方向漩渦，這些漩渦正在將溫暖的海水推向冰河。

這些漩渦的高度與海底到海面的高度相當，直徑達150至200公里，且幾乎始終在同一位置出現，不移動。只有通過更詳細地研究海底地形，才能了解為何形成漩渦。

在南極大陸周邊的海域中，可能還會發現其他類似的漩渦，發現的漩渦越多，就越容易預測冰層融化的速度。然而，被漩渦推動的暖水溫度並非恒定，獲取10年期的年際變化資料也是一大挑戰。

因此，揭示冰棚融化的海洋機制，準確掌握冰融化速度，有望提高未來海平面和氣候變化預測的準確性。

除了探明南極東部冰層的融化機制外，日本在南極的研究重點還包括採集世界上最古老的冰核。

冰核是從南極大陸厚厚的冰蓋中提取的柱狀冰樣本，它是一個封存了數十萬年前空氣微粒的「時間膠囊」，可以用來推測當時的季節變化、氣溫和大氣成分等。

2006年，日本從約3000公尺深的冰蓋中提取了72萬年前的冰，現在的目標是收集更加古老的100萬年前的冰。鑽探地點位於南極大陸內陸的富士穹頂基地附近，僅為確定鑽探點就耗費了6年的時間。

該基地之所以命名為「富士」，是因為該地區的冰層厚度約3700公尺，與富士山的高度相當。研究人員認為可以在約2700公尺深處能夠鑽取到100萬年前的冰核。

通過分析100萬年前的氣候，了解冰河期地球有多少面積被冰覆蓋，以及在間冰期海平面上升了多少，從而預測當前氣候變化造成的環境變化。

冰河期和間冰期的週期，在約160-120萬年前是4萬年，現在是10萬年，兩者有很大不同。通過採集100萬年前的冰核，有望探明這種週期變化利用了何種機制。如果一切順利，計畫將於2028年完成採集工作。

2006年採集到72萬年前的冰核時的作業場景（國立極地研究所提供）