博 士（地球環境科学）

チュミチェフセルゲイアレクサンドロビッチ工

学位論文題名
SystemicG
laciology:ANewTheor
yofG
lacierEvolution（システミック氷河学：氷河変動の新しい理論）

学位 論文内容の要旨
Glaciers play the role of a link in the global water cycle and as such are very
important geographical objects, especially in the aspect of their reaction to theenvironmental disturbance in the context of Global Changes problem. In the theory ofsystemic glaciology developed in t
he presentdiss
ertat
ion,glacier isconsidered from thepoints of view of general systems theory and cybernet
ics,as anopen, sel
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enden
t and
evolving geographical system "that is more than just a sum of its parts". According tocybernetical argumentation, glacie
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isof its systemic properties. Theseorganize differ
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within the system in a special way so as to get the result at the higher level‑ stable
existence and functioning of the whole system. Taking this into account, traditional
geophysical approach to glacier modelling can be simplified significantly.
It becomes possible to reject reductionistic consideration of complex physicalmechanisms of glacier functioning and to replace it with simple cybernetic conceptualmodel of evolv
ing glacier system.In this scheme,glac
ier i
s app
rehen
ded asaspecia
l kin
dof information processing machine realized in the geographical space, and the mainprinciple of its organization consists in the homeostatic balance betweenengla
cialandexternal streams of information. Evolution process then can be described as switching
between different modes of homeostasis, accompanied with appearance of new qualitative
features of system. Such approach gives preferences in formalization and modelling
qualitative e
volut
ionofglaciers,whi
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In the frame of this theory, two important laws of above‑mentioned machine's
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0,7 its total ir?formation reserve; 2) the coefficien
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stepwise when the critical limits are passed., Having formalized these laws andappl
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ysica
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d― 1465―

the equationof main la
vv ofsyst
emicglaci
ologyforan em
bodie
d gla
cier.Thislawreflects
the cybernetic organization of glacier at the macroscopic level and can
not be obtainedin
the course of geophysical theories considering the lower level.
Being theoretically obtained, the main law of systemic glaciology for an embodied
glacier can be verified by empirical evidences. Observational data of 50 glaciers fromdifferent regions of the world show a piecewise‑linear dependence between mean ice flow
velocity and product of glacier mass, elevation of center of mass and mass balance
gradient, as it had been predicted by the theory ofsyste
mic g
lacio
logy.Thisrela
tions
hip
was not noticed by glaciolog
istsbefor
e. Itis t
he the main dis
covery made inthe courseofthe present research.
Further studies of action of laws of systemic glaciology and of their different
consequences seem to be very prospective, especially in the light of recent progress insynergetics, metasystem transition and autopoiesis theories.

‑ 1466 ‑学位 論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査

助教授 成瀬廉二
教 授 Ralf Greve
教授 福 田正巳
教授 和 田充雄（北 大 大 学院 情 報科 学 研 究科 ）学位論文題名Sy
stemicG
laciology:
ANewTheoryofGlacierEvolution（ シ ス テミ ッ ク 氷河 学 ： 氷河 変 動 の新 し い 理論 ）20世 紀 中 葉 から 大き な 発展 を遂 げた 氷河 学は 、様 々な 面あ るい は視 点で 物理 学 や地 球物 理学 を 基礎 とし てお り、 それ らに 立脚して構築された理論、関 係式により氷河の 観測 事実 は 良く説明されることが多い。 しかるに本研究でi
ま、氷河 の諸現象を空間的 に も 時 間 的 にも 大き な スケ ール で眺 めた 場合 は、 物理 学の 積み 重ね では 解釈 で きないと の立場から、新しい氷河学の理論を提唱したものである 。そして、その新理論の妥当性 は、世界各地の現存氷河のデータから検証された。・
本研 究で展開するシステミック（あるいはシステム論的）氷 河学は、氷河を単に各部分の集 合体として捉えるのではなく、氷河を複雑系システムとして扱い、．自己組織的なシステ ム論およびサイバネティックス理論に依拠する。その結 果、氷河マシーンの機能と変動 に関する2つの法則を導いた 。
コ1） ある 臨界 条件 内で は、 氷河 マシ ーン の 情報輸送速度は、第1近似と して、全情報貯蓄量に 対し線形に変化する。
2） そ の 線 形 関 係 の 係 数 は 、 臨 界 条 件 を 越 え る 度 に 、 階 段 状 に 変 化 す る 。
次 に 、 こ の 理 論 を 氷 河 に 適 用 さ せ る た め 、 次 の 関 係 を 導 出し た 。
「 氷 河 の 平 均流 動速 度 は、 氷河 の全 質量 、氷 河末 端か ら質 量中 心の 高度 差、 質 量
収 支勾 配の 三者 の積 に比 例し 、そ の比 例係数は氷河規模に応じ段階的に変化する 。 」 本 関 係 の内 、全 質 量と 高度 差と の積 は氷 河の 位置 エネ ルギ ーに 相当 し、 質 量
収 支勾 配は 、 海洋 性氷 河で は大 きな 値、 大陸性氷河では小さい値をと るので、氷河の動力学 的特性を反映している。
本 理 論 を 検 証 す る た め 、 世 界 中 の 氷 河 地 域 か ら 諸 デ ー タ が 蓄 積 さ れ てい る50の 氷
河を選 び、平均流動速度と、全質量・高度差・質量収支勾配の 積をプロットした。その結 果、 全デ ー タは 数カ 所で 折れ 曲が る直 線で非常に良く近似された。 最も規模の小さい グ ル ー プ は 圏 谷 氷 河 や 懸 垂 氷 河 、 第 2の グ ル ー プ は 単 純 な 谷 氷 河 、 第3のグ ル ープ は 2、 3の 涵養 域 を もつ 谷 氷 河 、第 4の グル ー プ は多 数 の 涵養 域 を もつ 大 氷 河あ る
いは大 氷原に相 当するこ とが明 らかとな った。
本 論 文 は 、 全 5章 か ら 構 成 さ れ て い る 。 第1章 は 序論 、 第 2章 は 方 法論 の 展 開、 第 3
章は 異 な る時 間 ・ 空 間ス ケ ー ルに お ける氷河 現象を 記述し、 議論し ている。 第4章が
本論文 の主要部 分であり 、シス テミック 氷河学の新しい理論の提唱と、観測データによる検証 を行う。 そして、 第5章にて結 諭を述 べる。
以 上 のよ うに、氷 河の変動 、進化 にシステ ム論を 適用して 理論を 構築し、 議論を行った 研 究は 、国際 誌に発表 された 文献を見 る限り 、諸外国 でも過去 に行わ れたこと はな い 。 そ う い う 観 点 か ら は 、 本 研 究 は 独創 性 が著 し く高 い と言 え る 。
審査委 員一同は 、本研究 のオリ ジナリテ ィ、成果、将来の発展の可能性を高く評価し、また 、 大 学院 課 程 に おけ る 学 習、 研 究 発表 や 取 得単 位 な ども あわ せて、 申請者が 博士（ 地 球 環境 科 学） の 学 位を 受 ける に 十 分な 資 格 を有 す るも の と 判定 した。