気候変動：宇宙からの証拠

そのユニークな視点から、衛星は気候を理解するための重要な科学的証拠を提供しています。

衛星は過去50年間から現在に至るまで地球を継続して観測しています。 この情報は、科学者が気候の主要な構成要素の進化を描き、地球システムプロセスをよりよく理解し、将来の変化を予測し、国際的な行動を促すのに役立ちます。

前例のないレベルの温室効果ガス

人類による気候変動の主要因である大気中の二酸化炭素とメタンのレベルは、記録的なレベルにあり、上昇し続けています。

衛星は、大気中の濃度の最小限の変化を検出するために使用されます。 彼らは、二酸化炭素が2018年に407ppmに上昇し、メタン濃度は現在、産業革命前のレベルの約150％（Buchwitz, M. et al.2018） – そして上昇し続けることを示しています。

これらの小さな変化（二酸化炭素については100万分の1以内）を正確に検出することにより、衛星観測は科学界が地球気候モデルを改善し、大気中の温室効果ガスレベルの上昇によって生じそうな温暖化効果や影響をよりよく予測するのに役立っています。

ESA の気候変動イニシアチブ温室効果ガスプロジェクトは、表面近くの二酸化炭素とメタンの世界的分布を地図化することとしています。 このチームは、当初は気候変動イニシアチブによって開発され、現在はEUのCopernicus Climate Change Serviceによって毎年移管、拡張されている現在の運用プロダクトを改善するための研究を行っています。

プロジェクトチームは最新世代の人工衛星からのデータを使っています。 コペルニクスのSentinel-5Pミッション、NASAのOrbiting Carbon Observatory（OCO-2）、中国国家宇宙局のTanSatミッションなど、これらの温室効果ガスをこれまでで最も詳細に観測することができるミッションです。 これらの衛星は、さらに高い解像度のデータを提供し、二酸化炭素やメタンの自然発生源と人為的発生源を区別する能力を備えており、ひいては地球温暖化に取り組むパリ協定のような排出削減政策を支援します。

氷圏の縮小が広がっている

地球上で水が凍った領域である氷圏は、地球の気候を緩和する上で重要な役割を担っています。

IPCCの最近の報告書（IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019）によると、地球温暖化により、極地の氷床と氷河、地上の積雪、北極の海氷の範囲と厚さに渡って、ここ数十年で雪氷圏の縮小が広がっており、永久凍土温度も上昇したとのことであった。

これらのしばしば広大な遠隔地では、人工衛星が進行中の急速な変化について重要な洞察を提供しています。

氷床の変化

極地氷床には地球の淡水の99％以上が陸上に貯まっている。 わずかな変化でも、世界の海面に影響を与え、沿岸の洪水を増加させ、海流を乱す可能性があります。

南極とグリーンランドの氷床は、どちらも急速に変化しています。 ESA/NASAの出資による最近の国際評価では、1990年代よりも6倍の速さで氷塊が減少しており、この速度はIPCCの高位気候温暖化シナリオを現在追跡しています（IMBIE Shepherd, A. et al.）。 2020）。

グリーンランドと南極の氷塊の合計損失は6と推定されています。1992 年から 2017 年までの間に、世界の海面を 17.8 ミリメートル押し上げました。

北極の氷床が溶けたことによる海面上昇全体のうち、約 60% (10.6 ミリメートル）はグリーンランドの氷の損失によるもので、40％は南極大陸によるものでした。

衛星データを使用して、科学者は極地の氷床が全海面上昇の3分の1を担っていると推定しています。 温暖化した世界では、氷河の融水は海面上昇の一因となり、これらの変化は世界中の水の利用可能性に影響します。

衛星スキャンは局所、地域および地球規模での長期間の氷河変化を図示するのに、とても役立ちます。 変化する表面積、高さ、質量、氷河の流れる速度を遠隔監視するその能力は、これらの要因が海面上昇やより多くの淡水の放出にどのように寄与するかを推定するのに役立ちます。

世界中の氷河は、1961年から9000ギガトン（9兆トン）をはるかに超える氷を失っています（Zemp、M、ら、2019）。 氷河の後退に伴い、科学者は、氷河の氷の損失が1993年から2017年の間の世界の海面上昇の21％を占めたと推定しています（WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018）。

これらの変化を評価したり将来の発展をモデル化するための鍵は、氷河の主要な物理特性の集合である詳細なインベントリーの存在にあります。 ESA気候変動イニシアチブの氷河プロジェクトは、世界初の世界的に完全なインベントリーであるランドルフ氷河インベントリーを構成する198,000の氷河の輪郭の3分の1を提供しました。 このリソースは、傾向に関する権威ある観測証拠を提供し、IPCC第5次評価報告書で行われた海面変化の評価に大きく貢献しました。

減少する海氷

極海氷の長期にわたる減少は、地球環境の変化を最も明確に示すものの1つとなっています。

宇宙から見ると、1979年から現在まで、すべての月で北極海の海氷面積が長期的に減少していることが観察されます。

毎年夏の終わりに最も強く減少し、海氷面積は1970年代後半の9月に800万km²から、2012年には最も少ない約400万km²に減少したと推定されます。

ESAの気候変動イニシアチブ海氷プロジェクトとEUMETSAT OSI SAFが共同で開発した海氷衛星記録は現在までの40年以上にわたるものである。 このデータを使って、気候モデラーは、夏の北極の海氷の減少と人間活動による二酸化炭素の累積排出量との間の明確な関連性を確立してきました。

ESAのCCI海氷衛星の記録を用いて検証された最新世代の気候モデルは、早ければ2050年に北極海が夏季に氷がなくなる可能性を示しています。

海面上昇

海面は20世紀中に地球規模で約15cm上昇し、現在はその倍以上の速度で3.6mm/年（2006年から2015年の間）。

IPCCの「気候変動における海洋と雪氷圏に関する特別報告書」によると、各国が温室効果ガス排出を削減するための行動をほとんど取らないと仮定したモデル予測では、海面上昇は2100年までに60～110cmに達する可能性がある。 これにより、洪水が毎年発生するようになり、低平な沿岸地域に住む19億人が直面するリスクが高まります。

海面上昇の重要な要因としては、海水の温度上昇に応じた熱膨張、氷床や氷河の質量減少による真水の付加が挙げられます。 これは、地球観測衛星に搭載された特殊なセンサーが、海面温度や氷や氷河の変化を測定することでわかっています。

11種類の衛星ミッションからの観測を統合して、ESA気候変動イニシアチブ海面プロジェクトは海面高度に関する高精度かつ連続した25年の記録を作成しました（Ablain, M. et al.(2017); Legeais, J-F. et al.(2018))があります。

海面はどこでも一様に上昇するわけではなく、衛星ならではの測定により、風、気圧、海底、地球の自転、水温や塩分によって、地球上の海面がどのように変化しているかがわかります。

積雪と積雪量の減少

雪氷は気温上昇に非常に敏感です。 衛星データは、地球気温の上昇に伴い、1980年代から21世紀にかけて、北半球全体の春に10年当たり（-0.55±0.21）×106 km²の割合で雪面積が減少したことを示している（Thackeray, C. et al.（2016））。

ESAの気候変動イニシアチブ雪プロジェクトでは、マイクロ波の受動衛星観測による39年間の世界時系列を用いて、雪量の変化の最初の信頼できる推定を提供しています。 大陸の傾向が観察された。 例えば、北米では10年間で46ギガトンもの積雪量が減少した。 4382>

現在の傾向と表面温度1.5℃上昇の閾値に基づき、気候モデルは、北米中央部、西ヨーロッパ、ロシア北西部において、1986-2005年と比較して積雪量が最大40％減少することを予測した。 ESAの40年にわたる衛星アーカイブ、現在のESAミッション、コペルニクスセンチネル、サードパーティミッションからの観測は、ESAの気候変動イニシアチブによって利用され、21の主要な必須気候変数について一貫した長期かつグローバルなデータ記録を生成しています。 これらの記録は、地球システムモデルと関連して、気候変動の要因、相互作用、フィードバック、貯水池、テレコネクション、ティッピングポイント、エネルギー、水、炭素などのフラックスの研究に使用されています。