気候変動は人類の将来に対する差し迫った脅威ですが、地球規模の気候は非常に複雑なので、問題の規模を把握することさえ難しいことがよくあります。気候変動を測定するための最良の方法の 1 つは、皆さんが期待しているものではないかもしれません。なぜなら、それは土地や大気を測定するものではないからです。代わりに、気候変動について学ぶためには、海洋を測定する必要があります。
海面の上昇は、陸地の減少によって沿岸地域のコミュニティに影響を与えるだけでなく、地球の温度上昇というより広範な問題も示しています。つまり、他の世界に目を向けるだけでなく、宇宙から地球 を監視している NASAにとって、海面上昇は非常に重要であるということだ。新しい海面監視衛星センチネル 6 マイケル・フライリッヒは、前任者のジェイソン 3 号から引き継いだ後、 、 今年 3 月 に海面上昇に関する公式の基準ミッションになりました。
センチネル 6 が新しい役割を引き受け、双子の後継機であるセンチネル 6b が必要に応じてバトンを引き継ぐために翼で待機しているため、私たちは今後 10 年間の海面測定に向けて準備を整えています。 NASA の Eyes Web アプリケーション を使用してセンチネル 6 を追跡することで、センチネル 6 が現在地球上のどこに位置しているかを自分の目で確認することもできます。
センチネル6号とジェイソン3号の両方のプロジェクトサイエンティストであるNASAジェット推進研究所のジョシュ・ウィリス氏に、宇宙から海面上昇を測定する方法について話を聞いた。
気候変動に関する当社のスコアカード
海面上昇は、海洋の変化を理解するために重要であるだけではありません。これは、気候変動全体を測定するために私たちが持っている最も価値のあるツールの 1 つでもあります。 「ある意味、これはスコアカードだ」とウィリス氏は語った。 「これは、私たちが気候に対してどのように対処しているかを示すスコアカードです。」
それは、地球全体の平均気温の上昇の多くが海洋の水位に反映されているからだ。海面上昇には人為的な要因が 3 つあります。グリーンランドと南極の氷床の融解、世界中の小さな氷河の融解、そして氷河の拡大を引き起こしている海洋の温暖化です。これらの要因は、氷河や氷床が溶ける際に海にさらに多くの水が加えられることや、地球の温度上昇による水の膨張により、全体の上昇量のおよそ 3 分の 1 がそれぞれ寄与します。海洋は地球の大部分を覆うため、人間の活動によって生成される過剰な熱の多くを吸収することになります。
「海面上昇は人間による気候への干渉を示す最も明確な指標だと私は考えています」とウィリス氏は語った。 「海は地球の表面の3分の2を覆っており、気候変動の全体的な原因である余分な熱の90％を吸収し、氷河や氷床から溶けつつある水もすべて吸収しています。つまり、彼らは、私たちが最も大局的な方法で気候をどのように変えているかという観点から、あらゆることを真剣に考慮しているのです。」
そして問題は海面が上昇していることだけではない。その上昇率も上がっているということです。
「海洋の隆起速度は一定ではありません。実際には増えています」とウィリス氏は語った。 「20世紀初頭、海洋は年間約2ミリメートルの速度で隆起していました。 90 年代や 2000 年代になると、それは 3 つほどになりました。そして今では年間4、5ミリになっています。つまり、過去 100 年間で上昇率は 2 倍以上になったのです。そしてそれは今後もますます加速して増加していくでしょう。」
30年間の継続測定
海面上昇データが非常に貴重である理由の 1 つは、それが 1990 年代から収集されてきた長期記録を形成していることです。宇宙からの海洋の最初の地球規模の測定は、1992 年に TOPEX/ポセイドン ミッションが打ち上げられたときに始まり、続いて 3 機のジェイソン衛星、そして最初のセンチネルが打ち上げられました。
長年にわたり比較できる一貫したデータを維持するために、このシリーズのすべてのミッションは同じ軌道に配置され、同じ海洋の眺めが得られます。
新しい衛星が前任者から引き継がれるたびに、2 つの衛星は何か月間も接近して飛行していました。これにより、現在までに 5 つの衛星全体でデータを一貫して追跡できるように、非常に慎重な調整が可能になりました。
「気候科学の記録という点で、これは本当に驚くべき成果です」とウィリス氏は語った。
さらに10年間の測定
「私たちは現在 30 年にわたる素晴らしい記録を持っていますが、Sentinel-6 はその記録をさらに 10 年延長するために構築されました」とウィリス氏は言いました。この追加の 10 年間の観測を可能にするために、NASA は 1 つではなく 2 つの衛星を建造しましたが、どちらも本質的には同じで、最近打ち上げられたセンチネル 6 マイケル・フライリヒが 2025 年に寿命を迎えると、その双子のセンチネル 6b が引き継ぐことができます。 。これにより、合計 40 年間にわたる一貫した海面上昇の記録が可能になります。
「私たちがコミュニティとして長期的にこれを行うことを決定したのは初めてです。一度に1つの衛星だけではなく、宇宙から海面上昇の測定を行うことを約束します」と彼は言いました。 「海面上昇は当分止まらないだろうし、私たちは海面の測定をやめることができないだろう。そのため、ミッション全体にわたってこのような継続的な測定を行う必要がある。」
数十年続く可能性のある他の衛星ミッションと比較して、これらの衛星の寿命が比較的短いように見える場合、それはそれらが運用される高度に関連しています。最初の海面上昇衛星が打ち上げられたとき、私たちはそれらの衛星の位置を決定するための優れた技術を持っていませんでした。そして、正確な海面の測定値を取得するには位置データが重要です。これを可能にするために、衛星は 1,300 キロメートルの非常に高い軌道に打ち上げられました。そこでは大気が非常に少なく、したがって放射線からの保護がほとんどありません。
研究者らは、継続的な測定を保証するために、この同じ軌道に衛星を送り続けたいと考えていますが、それは、これらの衛星が放射線の影響を受け、それぞれの衛星が比較的数年しか持たないことを受け入れることを意味します。
衛星上の機器
その測定値の精度により、Sentinel-6 衛星は海面上昇を測定するツールとして国際的に認められています。さまざまな分野およびさまざまな国の研究者は、センチネル 6 とその前任者から得られた測定値が海面上昇の標準測定値として使用されることに同意しました。
Sentinel-6 の機器は、少なくとも概念的には比較的単純です。衛星と海洋との間の距離を測定するために地表に電波を送信するレーダー、海面の測定値から衛星の高度を差し引くことができるように衛星の高度に関する情報を提供する測位システム、そしてもう 1 つの重要な機器があります。放射計と呼ばれます。
放射計は海の明るさを見て大気中の水の量を測定します。大気中の水はレーダーから送信される電波に影響を与えるため、放射計はこれを補正し、海面測定の高レベルの精度を保証する必要があります。
これら 3 つの機器と一貫した軌道により、センチネル 6 は海面上昇を測定するための最も正確な方法となり、それが国際的な基準ミッションとして十分な精度を誇る理由です。
変わりゆく海
海面上昇の測定においてより複雑な部分は、衛星によって収集されたデータをどのように解釈するかということです。海洋は平らではないため、衛星はこれを考慮して数平方キロメートルの領域にわたる測定値を平均化します。
しかし、海面に影響を与える要因は他にもあります。これには、気圧が低いときに気圧の変化によって海がドーム状になるなどの天候、潮汐や海流、さらには海面上に山が現れる原因となる海底の山々の重力も含まれます。センチネル 6 からのデータを使用して海面上昇を測定する研究者は、大気条件に関するデータと海洋の重力場の地図を考慮することで、これらの他の要因を考慮する必要があります。
ただし、これらの他の効果はすべて、他の研究分野に有用なデータを提供する可能性があります。研究者は、特定のエリアでの測定値の平均値を調べることで、波の大きさや風の強さを推定できます。海流によって海が傾き、流れの一方の側がもう一方の側よりも高くなるため、海流がどのように海の中を移動しているかをリアルタイムで確認できます。また、海に流出した破片や油を追跡することもできます。
衛星は陸地を通過する際にもデータを収集し続けており、このデータは湖や川の監視に使用できます。
衛星によって収集されたデータはすべて公開されており、世界中のさまざまな分野の研究者によって利用されています。データは JPL Web サイト または NASA の Earth data Web サイト で見つけることができます。
気候変動の脅威
Sentinel-6 のようなプロジェクトでは、私たち人類の活動によって気候がどのように変化しているかを直接見ることができます。海面が上昇しているだけでなく、その上昇速度がますます速くなっていることがわかりますが、この変化がすぐに減速したり停止したりする兆候はありません。それには実存的な恐怖があります。
「地球に何が起こっているかを見ていると、恐ろしいことです」とウィリス氏は語った。 「私たちはすでに気候を未知の領域に追い込んでいます。そして、それは年々ますます馴染みのないものになっています。」
しかし、彼は人類の未来に絶望しているわけではない。むしろ、私たちの地球の未来は私たち自身の手の中にあると彼は強調しています。
「まだ希望の余地はあります。なぜなら、これは私たちに何かできることだからです」とウィリス氏は語った。 「私たちは問題が何であるかを知っており、それを解決する方法もほとんど知っています。巨大な隕石が地球に向かって来て、私たち全員を滅ぼすようなものではありません。実際、気候変動に関して私たちには何かできることはありますが、必要なのは意志を呼び起こすことだけです。」