陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

アフリカ熱帯高山の消えゆく氷河― 氷河と山麓水資源の関係性の解明 ―大谷侑也（サントリーグローバルイノベーションセンター株式会社 水科学研究所）

1．消えゆく熱帯の氷河

25°E

30°E

35°E

40°E

45°E

気候変動は近年の人類が直面している喫緊の問エチオピア題です。その中でも特に影響が大きいと考えられ南スーダンて い る の が 氷 河 で す。 世 界 各 地 の 山 岳 氷 河 は5°N

1900 年代から急速に縮小していますが、最も顕ソマリア

著なのは熱帯アフリカの高山が有する氷河です。

ウガンダ
▲

0°

アフリカにはキリマンジャロ山、ケニア山、ルケニア
▲

ヴィクト
リア湖

コンゴ民主共和国

ウェンゾリ山の 3 つの高山があり（図 1）、それ▲らの頂上付近には氷河が存在します。しかし、い5°S

タンガニーカ湖

ずれも気候変動の影響により 10 〜 20 年後には消失するとの予測がなされています。中でも、世界0遺産に指定されているケニア山の氷河は年約 7 〜

Kilometer
250

タンザニア
Kilometer

500

03,000Esri, HERE, Garmin, USGS

図 1．東アフリカのキリマンジャロ山、ケニア山、
ルウェ
ンゾリ山の位置図

10 m の非常に速いスピードで縮小しています（図 2）。今すぐ現地に行ってモニタリングを開始しなければ氷河の縮小と周辺の水環境の関係性を2017年調査 ー ティンダル氷河の縮小記録することができなくなると考えました。

1976(Hastenrath 1976)

1992

1997

2015

2017

図 2．ケニア山のティンダル氷河の縮小（左から 1992、1997 年は水野一晴撮影、2015 年、2017 年は著者撮影）
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陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

そこで、アフリカのケニア共和国（以下、ケニまれて山体の内部に浸透することができず、表流ア）へ調査に行くことになりました。私の想像の水や浅い地下水となって山麓に流下することも明なかでアフリカは灼熱の大地というイメージがらかになってきています。このことから、玄武岩あったのですが、ケニアの首都ナイロビに初めてでできたケニア山の山麓の湧水は、山体中腹の降降り立ったとき感じたのは「涼しい！」でした。

水よりむしろ、山体上部の氷河融解水が起源にこれはケニアが「アフリカ大地溝帯」に位置し標なっている可能性が高いと考えました。

高が高いからです。アフリカ大地溝帯は地球の表面を覆うプレート（岩盤）とプレートの境界であ

2．水の「重さ」の違いから麓の水の起源を調べる

り、アフリカ大陸を南北に貫く幅 35 〜 100 km、氷河と山麓の河川・地下水の水の酸素同位体を総延長が 7,000 km にもおよぶ世界でも有数の地分析して、河川水や湧水がどの標高から流れてき溝帯です。プレートの境界はマグマができやすく、ているのか（涵養標高）を調べることで、氷河と地下深くで、ある一定以上の量が溜まると地上に山麓の水資源の関係性の解明を試みました。ここ噴出（噴火）します。そのためアフリカ大地溝帯で少し安定同位体の説明をしておきます。元素にには多くの火山が形成されています。

は陽子は同じですが中性子の数が異なるため質量

今回、調査対象としたケニア山（5,199 m）を数（重さ）の異なる原子が存在し、これを同位体はじめ、アフリカ大地溝帯が擁する高山は上昇気といいます。そのうちの多くは時間の経過ととも流を発生させ、多くの雨をもたらします。そのたに崩壊し他の核種に変化する放射性同位体です

めこれらの山は概して降水量が少ないサバンナにが、安定同位体は時間が経過しても不変です。まと っ て 貴 重 な 存 在 で あ り、 地 元 の 人 達 は 山 をた、安定同位体は自然界の様々な物質の循環過程「Water Tower（ 給 水 塔 ）」 と 呼 ん だ り し ま す。のなかでその同位体比が変化します。そして質量一方、この給水塔の役割を果たすケニア山は、乾数の大きい同位元素が多ければ同位体比が高い≒

季には雨が少なくなり、山麓地域の水資源は雨季重いと表現され、それと比較して同位体比が低けに比べて減少するのですが、現地で観察をするとれば「軽い」と表現されます。これらの同位体比川の水や湧き水はある一定の量を保ち続けていまの「重さ」を詳しく分析・比較することにより、した。そこで私はこれら 2 つの山が持つ氷河の融自然界の物質の循環内での位置付けや、生成経路け水（氷河融解水）に注目しました。氷河は「天を明らかにする研究が多くなされてきました。

然のダム」とも言われます。これは雨の少ない乾

降水中の酸素同位体比は、同位体高度効果（標季において氷河の融けた水が、一定量、氷河の下高が高くなるにつれ同位体比が低くなる効果）を流域に供給され続けるからです。このような氷河示します。これは、水蒸気が雨滴として凝結すると山麓の水資源の研究は、とても大きな氷河が残際に重い同位体が濃縮するため、残された水蒸気るヒマラヤやヨーロッパアルプス等では展開されの同位体が軽くなるというメカニズムに基づきまてきましたが、それら地域と比べ雨が少なく、ます。これを図で示しますと、雲が山麓に流れ込んた赤道直下の熱帯高山の氷河に焦点を当てた研究でくると、標高の低い地域では同位体比の高いはほとんど見当たりませんでした。

（重い）水を含んだ雨が選択的に先に降ります

これまでの研究から、マグマが冷えて固まった（図 3 の①）。

玄武岩質の火山の上部で取り込まれた水は地下深

重い同位体を含む雨が先に降り、水蒸気の同位くまで浸透しやすく、浸透した水は地下水となっ体比が軽くなることで、高い標高帯で降る降雪やて山麓で湧き出すことがわかっています。一方、山体上部の氷河ほど水の同位体比は低く（軽く）山体の中腹以下の降水は溶岩流のち密な部分に阻なっていきます（図 3 の②）。
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陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版②
氷河

重い雨が先に降り、同位体比が軽くなっていく「軽い」酸素を含んだ降雪・降水

3．山麓の河川水・湧水の涵養標高の推定

雲が山に流れてくる

実際にケニア山に登り、フィールドワークを行いました。まず驚いたのは標高によって自然環境① 重い酸素を含んだ降水が目まぐるしく変わることでした。4,000 m 以上の高山帯では岩盤から開放されたばかりの大きな③

岩や氷河・積雪があり（図 4：a）、4,000 〜 3,200 m

山麓河川・湧水の同位体比が「軽い」

ではジャイアント・セネシオといった半木本植物

高標高帯からの「軽い」
河川水と地下水が多く見られました（図 4：b）。3,200 〜 2,300 m
ではジメジメとした湿気の多い森林帯（雲霧帯と図 3．同位体高度効果と水の起源把握のメカニズムもいう）があり（図 4：c）、そこを抜けると山麓
本研究では、この高度効果による氷河・積雪と、帯があり、乾いた大地が広がります（図 4：d）。

山麓の降水の同位体比の違いを利用して、山麓湧ケニア山の標高ごとに採水した降水サンプルの水・河川水の涵養標高の推定を実施しました。も酸素同位体比（δ18O）は、標高が高くなるにつれし、ケニア山の山麓の河川水と地下水の同位体比低くなる高度効果を示しました。そこから高度効が、山麓の降水と比較して低く（図 3 の③）、高果直線を算出しました（図 5）。この直線により標高帯の氷河や積雪の値に近ければ、山麓湧水・山麓の水の涵養標高を推定することができまし

河川水は氷河地帯から流れてきていることがわかた。山麓の湧水の δ18O の平均値（-3.73‰）を高ります。

度効果直線に代入すると（図 5 の①）、涵養標高以上のメカニズムを利用し、山麓の湧水・河川は 4,916 m となり、また山麓の河川水（-3.03‰）

水がどの標高帯から流れてきているかを推定し、の 涵 養 標 高 は 4,650 m と 推 定 さ れ ま し た

麓の水資源の起源を明らかにしようと考えました。

（図 5 の②）。

abcd

図 4．ケニア山の標高ごとの風景。a）高山帯（>4,000 m）、b）ヒース・湿地帯（3,200–4,000 m）、c）森林帯（2,300–3,200 m）、d）山麓帯（<2,300 m）
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陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

6000

ケニア山の氷河融解水

Elevation(m)
標高（m）

5000

δ18O と δ2H の間の一定の関係を示す直線のこと

4500m 4459m

です。プロットされたデータを見てみると、山麓

4200m

40004252m①3000②4045mの湧水や山麓の河川水、高標高の河川水は降水よりもむしろ氷河融解水の値に近いことがわかりま2000

した。山麓を流れる水が完全に氷河由来である、

1954m

降水10000

された降水や河川水、湖水といった循環する水の高度効果直線(y = -380.96x ＋ 3496.4)

4991m

山麓湧水-6-5-4-318-2-10ということまでは言い切れませんが、これらの結山麓河川水

123果から、乾季の山麓湧水と山麓河川水は、中腹の4降水よりも、氷河地帯の水が涵養源となっている

δ O (‰ VSMOW)
図 5．ケ ニア山の高度効果と山麓の湧水と河川水の涵養標高の推定可能性があることがわかりました（大谷，2018）。
4．山麓湧水の年代測定

2δ H（‰ VSMOW)

30
204,900 m 以上の高山帯が涵養源とわかった乾季10の山麓湧水に対して、トリチウムという放射性同0-10降水位体とフロン類を用いた年代測定を行いました。

湧水

その結果、湧水は山体（約 4,900 m 以上）で取り

河川水-20!"#$#%&'(')*-30!+,'$%-+.()*-40!--.-%-,'')*

込まれてから山麓で湧き出すまでに約 40 〜 50 年

河川水-50-8-6-4-20湖水かかることがわかりました。図 2 からもわかるよ

氷河融解水

うに 40 〜 50 年前のケニア山の 4,900 m 付近には42

まだ広大な氷河が存在していました。したがって618現在の山麓湧水には過去のケニア山の氷河融解水-5が寄与している可能性があります。氷河は 10 年-10以内に消滅する可能性が高いので、それは山麓湧-15水の涵養源が大きく失われることを意味します。

4650m

つまり 50〜60 年後、地域住民にとって重要な山麓-20湧水に大きな影響が出てくることが予想されます。
4500m(Rietti-Shati et al.,2000)-252

δ H（‰ VSMOW)δ O（‰ VSMOW)-30-35

今後は同位体を使った調査のみならず、氷河が失われることで山麓の水資源が量的にどの程度減

4651mるのかを水循環モデルを用いて解明しようと考え-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1-1.5ています。

18δ O（‰ VSMOW)

尚、本研究は筆者の大学院在籍時の研究業績で

図 6．ケ ニア山で採水された各種水サンプルの水素（δ2H）・酸素同位体比（δ18O）

あり、現所属先とは一切関係がありません。
文献

また、降水、湧水、山麓の河川水（1,858 m‒2,090 m）、

大谷侑也（2018）: ケニア山における氷河縮小と高 標 高 の 河 川 水（3,705 m‒4,369 m）、 湖 水
182（4,464 m‒4,700 m）の δ O と水素同位体比（δ H）

水環境の変化が地域住民に与える影響 . 地理をプロットしたものが図 6 です。各サンプルの学評論，91（3），211‒228.

データはおおよそ Global MWL（天水線）に沿う

Hastenrath S (1976): Weitere beobachtungen zu

ことが分かりました。天水線とは世界各地で採水bodenfrosterscheinungen am Mount Kenya.
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陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

Zeitschrift für Geomorphologie, 20: 235‒239.
Rietti-Shati M, Yam R, Karlen W, Shemesh A(2000) Stable isotope composition of tropicalhigh-altitude fresh-waters on Mt. Kenya,
Equatorial East Africa. Chemical Geology
166 (3‒4): 341‒350.
https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)00233-8
著者情報大谷侑也（サントリーグローバルイノベーションセンター株式会社）2020 年京都大学大学院文学研究科地理学専修修了、博士（文学）。2020 年より現職。

（2022 年 3 月 31 日掲載）

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