地球が見える 2011年

　融解期を迎えた2011年の北極海の海氷面積が、衛星観測史上2位（9月9日の453万 km²）の小ささに縮小し、海氷密接度の大きさでは、2007年を下回り、史上最小を記録していたことが判明しました。また、2011年の春期の海氷状態は、前年に比べて多年氷の割合が減少し、薄い海氷で覆われた状態であったこともAMSR-Eによる観測で明らかとなりました。
記録的な密接度低下を伴う海氷縮小により、今夏はロシア側、カナダ側の両方の北極海航路から海氷が消失しました。

1．2011年の海氷面積推移

　今年もまた、北極海の海氷域が融解最小時期を迎えました。今年の最小面積は、453万 km²（9月9日観測値）となり、衛星観測史上最小面積を記録した2007年（425万 km²）にせまる2位の小ささにまで縮小しました。2007年に史上最小を記録して以降、最近は、2008年（471万 km²、昨年までの2位）、2009年（525万 km²、昨年までの4位）と2年続けて回復傾向にありましたが、2010年は再び500万 km²を割りこみ、過去3番目に小さい481万km²を記録していました。今年の北極海氷は、2010年の面積からさらに本州と九州を合わせた大きさだけ縮小し、ちょうど2007年と2008年の中間の面積に達したことになります。

　図1は、今年の最小面積が記録された2011年9月9日の海氷密接度の分布です。また、図2は一日毎に観測された今年の海氷面積の季節変化の様子（赤線）を示し、同時に1980年代、1990年代、2000年代の平均値及び海氷縮小記録の歴代3位までの年の面積値を別の線で示しています。この図から、北半球の海氷面積は、1980年代より急激に減少しつつあることが分かりますが、今年は冬期（1-2月）及び夏期（6-7月）において過去最小レベルの面積を維持しながら縮小が進行し、特に7月の月平均面積は、衛星観測史上最小を記録しました。
7月後半に入り、一旦減少速度が鈍りましたが、8月からは再び減少速度を維持しながら面積の減少が続いていました。9月に入り、勢いは衰えてきましたが、上述したように、史上2番目の小ささを記録した2008年の面積を下回る面積にまで最終的に小さくなりました。
海氷面積はすでに増加に転じ、海氷縁では結氷も始まりだしていますので、9月9日の面積値が今年の最小面積となる見込みです。

2．春の多年氷が再び縮小傾向に

　なぜ今年は、海氷融解がこんなに進んだのでしょう。一つには、夏を迎える前の海氷状態が、前年に比べて薄い氷で広く覆われていたことが分かっています。図3は、毎年の春頃にAMSR-Eが観測した輝度温度のカラー合成画像です。画像上、濃い水色の部分が古くて厚い氷（多年氷）を、明るい水色部分が若くて薄い氷（１年氷）を表しています。2007年9月に史上最小を記録して迎えた翌春（2008年4月20日）の画像では、北極点を含む広い海域が薄い一年氷で覆われていました（「ますます薄くなってきた北極海の海氷」参照）。
その後、2009年、2010年と、徐々に多年氷域の面積が回復傾向にありましたが、2011年は、再び減少に転じていたことが分かります。

3．融解期の密接度が観測史上最小に

図4 AMSR-Eがとらえた融解最小時期の北極海氷面積及び平均密接度の推移	89GHzインデックスの動画 (フルサイズ)(GIF形式,70.3MB)

　融解が進んだ結果、海氷域の面積では、2011年は2007年に迫る史上2番目の小ささを記録しましたが、海氷密接度の観点でみると違った側面が見えてきます。年間で海氷面積が最小となった日の海氷密接度（北極海全体での平均値）をみると、2011年は衛星観測が始まった1978年以降で最小になっており、2003年以降（2008年を除き）徐々に低下傾向にあったことが分かりました（図4青線）。したがって、近年の北極海では、単に海氷面積が減少しているだけでなく、氷と氷の隙間が開き、海氷自身の弱体化が進行していることが分かります（AMSR-E輝度温度で見る今年の海氷の動き(2011.6.1-9.14)：89GHzインデックスの動画）。

4．ロシア側およびカナダ側の両北極海航路が開通

　図1からも分かるように、今年は大陸沿岸の海氷が大きく後退したため、カナダ北部の多島海を通る北西航路とロシアのシベリア沿岸を通る北方航路の両方の北極海航路が開通していることも大きな特徴です。図5は、AMSR-Eが捉えた今年の海氷分布の様子を、衛星観測史上最小面積を記録した2007年の分布、そして今から31年前（1979年）にNASAのSMMRによって観測された分布と比較した画像です。2011年は、シベリア沿岸からすっかり海氷がなくなっていることが分かります。また、カナダの多島海でも、今年は島と島の間に広く水路が開いている様子がわかります。

　 図4で見たように、近年の海氷分布の特徴の一つに、密接度の低い海氷の割合が増えていることがありましたが、2011年の分布を見ると、東シベリア海の北方に密接度の低い海氷域が広がっていることがよく分かります。

　以上のように、一昨年（2009年）、一旦回復しかけたようにみえた北極海の海氷でしたが、昨年に引き続き今年も大きな減少傾向を示しました。海氷の弱体化が進行するにつれて、海氷の面積値は、大気場や海洋循環の影響をより受けやすくなると考えられます。JAXAでは、北極海氷減少の詳細なメカニズムの解明に向けて、2008年〜2010年に第3期IARC-JAXA北極圏研究(*3)を実施してきており、今後も2011-2013年に第4期研究として実施していく計画です。
また、2011年度末頃に、AMSR-Eの後継センサ（AMSR2）を搭載する水循環変動観測衛星GCOM-W1の打上げを計画しており、海氷分布や海面水温などの観測を継続していく予定です。さらに2014年頃には、光学センサSGLIを搭載する気候変動観測衛星GCOM-C1の打上げも計画されており、AMSR-E等の電波センサとSGLIのような光学センサのデータを複合解析し、海氷を始めとする地球物理量の変動を精度よく観測することを目指しています。今後もJAXAでは、北極海の海氷変動の監視を継続し、最新の状況をご報告していきます。

　なお、北極海の海氷密接度の分布画像および海氷面積値情報は、JAXAが米国アラスカ州立大学北極圏研究センター（IARC）に設置しているIARC-JAXA情報システム（IJIS）を利用した北極海海氷モニターwebページ上で日々更新を行い、公開しております。

(*1)海氷密接度：衛星の瞬時視野内に含まれる海氷域の面積割合（%） 右図のような、ある時刻に観測した瞬時視野（仮に10 km×10 kmとする）に占める 面積の割合が海氷50%、海面50%である場合、その海域の海氷密接度を50%と定義する。 図4で求めている北極平均海氷密接度とは、図1の海氷密接度について北極海全域で平均をとったもの。

海氷密接度の考え方

写真1　海氷密接度約20%の様子(2008年9月30日北緯74.9度西経176.5度、東京海洋大学 島田浩二氏提供）	写真2　海氷密接度約90%の様子(2011年8月7日北緯76.1度西経132.8度、北見工業大学 舘山一孝氏提供)

(*2)海氷面積
本稿で用いる海氷面積は、海氷が浮遊する海域の広さとして定義しており、海氷密接度15%以上の海域面積の総和をとったもの（km²）。

(*3)IARC-JAXA研究
1999年（平成11年）10月、（独）宇宙航空研究開発機構（JAXA）の前身である宇宙開発事業団（NASDA）が、国際北極圏研究センター（IARC）に人工衛星データ利用推進のためのコンピュータシステム「IARC-NASDA情報システム（INIS）」を設置し、IARCを拠点とする北極圏研究プロジェクトが始まりました。2005年（平成17年）3月、JAXAは、INISに代わる新たなシステム「IARC-JAXA情報システム（IJIS）」を構築し、IARC-JAXA北極圏研究を推進しています。
URL: http://www.ijis.iarc.uaf.edu/jp/index.htm

（AMSR-Eは、2011年10月4日に観測を停止しました。）

観測画像について

観測衛星：	地球観測衛星Aqua (NASA)
観測センサ：	改良型高性能マイクロ波放射計 AMSR-E (JAXA)
観測日時：	2011年9月9日(図1) 2003-2011年4月20日(図3)

(図1)
AMSR-Eの6つの周波数帯のうち、36.5 GHz帯の水平・垂直両偏波と18.7 GHz帯の水平・垂直両偏波のデータを元に、AMSR/AMSR-Eのアルゴリズム開発共同研究者(PI)であるNASAゴダード宇宙飛行センターの Josefino C. Comiso博士のアルゴリズムを用いて算出された海氷密接度を表しています。データの空間分解能は25 kmです。

(図3)
AMSR-Eの36.5 GHz帯および18.7 GHz帯の垂直偏波の輝度温度データをカラー合成した画像で、データの空間分解能は25 kmです。

(図5)

観測衛星：	Nimbus-7(NASA/NOAA)、地球観測衛星AquaおよびTerra (NASA)
観測センサ：	走査型多周波マイクロ波放射計 SMMR（NASA）、改良型高性能マイクロ波放射計 AMSR-E (JAXA) および 中分解能スペクトロメータ MODIS (NASA)
観測日時：	SMMR：1979年9月5日 AMSR-E：2007年9月24日、2011年9月9日 MODIS：2007年、2010年の8月16日−9月15日

　海氷域はSMMR（米国雪氷データセンターより取得）、AMSR-Eの海氷密接度データを、また、陸域については1ヶ月間のMODISデータから晴天域の画像を抽出し合成したものです（1979年のSMMR画像の陸域は2007年のMODIS画像を代用）。MODIS画像の色付けは、MODISの 36 のチャンネルのうち、いずれも可視域のチャンネル1(620 〜 670 nm) に赤、チャンネル2 (841 〜 876 nm) に緑、チャンネル3 (459 〜479 nm) に青を割り当てて合成し、海氷がない海域は紺色になるように合成しています。元の画像の分解能は9 kmです。

緑色：	森林
白色：	積雪または海氷
茶色：	沙漠