博 士 （地 球 環境 科 学）

紺 屋 恵子

学位論文題名Geograph
ic effects on surfac
e ablat
ionof mountainglacie
rs
revealed by spatially distributed empirical modelling（平面分布モデルによる氷河表面融解量への地理的影響の評価）

学位論文内容の要旨
氷河の地球上での役割は、水循環の一役を担うことと気候変化の指標となることである。
地球 上の淡 水の80％が 雪や氷として地表面に蓄えられており、人聞はその融解水を生活や産業に利用している。そのため、融解水の流出量予測や、質量変動の正確な把握のため、融解量を正確に測定する必要がある。また、氷河は気候変化によってその質量を変化させるため、氷河は気候変動を表しているといえる。気候変動は地球各地で地域性をもって進んでおり、質量収支の変化という氷河の反応も地域差が大きく現れる。そこで、そのような地域差がどのような要素のもとで生じるのかについて、特に地理的条件について検討した。
多くの氷河での融解量の測定は、代表的な数点での実測をもとに得られてきた。しかし、実際の氷河の融解は平面的に一様ではなく、分布を考慮する必要がある。そこで、数多く存在する実測困難な氷河にも適用することを目的に、平面分布を計算するモデルが考えられてきた。その多くは数多くの測定項目を要する物理モデルで、正確ではあるが適用可能な氷河が少ないという問題がある。また、これまでに考えられた経験モデルはdegree―day法を応用した方法であり、表面状態により使い分けているため、初期積雪量が必要であった。本研究では、これらの問題を克服する新たなモデルを構築し、それを利用して様々な地理条件での融解分布を推定した。
2003年夏 季 に スウ ェーデン のS
torglaciarenで行っ た観測を もとに 氷河表面 融解分布を計算するモデルを構築した。モデルは、多くの氷河に適用できることを目標としている。熱収支型の計算から入カデータの種類を少なくし、最終的に短波放射量と気温だけをパラメータとした。そのため、熱収支計算に必要な各観測項目をこれら2種類の項目で表す式を導いた。平面へ拡張する前に、―点においてアルベド、長波放射量、水蒸気圧をそれぞれ実測に合うように気温と日射量の式としてチューニングを行った。乱流フラックス
はOerlemansandGrisogono(2002)の式を元に改良した。平面への拡張にはGISを利用し、DEMと構築した融解モデル、観測から得られた気温逓減率を利用した。同氷河の融解分布―1564―

のモデル計算結果は、熱収支計算結果と一時間の分解能で同じ変動を表し、一日単位の積算値でも実測値と一致した。
同様の 計算を S
pits
berg
enのKongsvegenとスイスのM
orteratshgletscherというニつの氷河について行ったところ、前者では日計算積算値で一致し、後者では日が進むにっれて徐々に外れていった。融解に影響する気温／日射の比率やアルベドの時間変化の相違が影響していると考えられる。
このモデルにおいて緯度、起伏、流下方位の各地理的要素を変化させてそれぞれの影響評価を行った。真夏の一日を例にとると、高緯度ほど日射量の影響が大きく、氷河の表面傾斜が緩やかな場合には場所による融解量の変化が小さくなることが示された。これは、高緯度ほど太陽高度が低く、日照時間が長いためである。また、深い谷に存在する氷河では、日射が遮蔽される領域の増大により同一氷河でも変化量が大きく異なった。さらに、同形で向きが異なる氷河の場合、方位により融解の進行速度が異なるだけでなく・、融解の平面パタ―ンも異なることが分かった。また、Storglaciaren
融解量の気温に対する感度実験をした。現在その地域で予測される気温上昇率に対して、Storglaciarenに融解量は今世紀末には著しく増加することが予想される。

― 1565−

学位 論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査

助教授

成教授

池教授

藤助教授

石瀬廉二
田元美
吉康志
川信敬

学 位 論文 題 名
Geographic effects on surface ablation of mountain glaciersrevealed by spatially distributed emplrlCalmodelling（ 平 面分布モデ ルによる氷 河表面融解 量への地理 的影響の評 価）

申 請 者 の博士 課程の研 究は、あ る山岳氷河 において 気象と熱 収支に関 するフ
イ ール ド 観測 を行い、 その結果 をもとに融 解量の平 面分布を 求めるモ デルを作成 し、 そ のモ デルを用 いて氷河 の存在する 場所の緯 度、地形 、気候等 の地理的諸 要素 が 氷河 融解 量 に及 ば す影 響を評価 しようとする ものである。
山 岳 氷 河の質 量収支の うち支出 を担う最も 主要な要 素は、氷 河表面の 融解であ る。 あ る時 間内の融 解量は、 放射収支、 顕熱、潜 熱の熱収 支の結果 として決定 され る が、 これらの 熱収支各 成分は、氷 河の傾斜 、方位、 周辺地形 の日陰効
果 や標 高 差に より、氷 河上で一 様ではない 。そのた め、少な い気象要 素から融解 量の 二 次元 分布を算 出できる モデルが求 められて きた。ま た、将来 の地球環境変化 、、とく に温暖化 による地球上各地の氷河の変動を予測する場合、従来広く 用い ら れて いる気温 のみをパ ラメータと する簡便 な経験式 (degree−day法など）で は、定量 的な予測 に限界が ある。
本 学 位 論 文 は 6章 か ら な る 。 第 1章 は Introduction、第 2章 で は 、2003年 6〜 9月 に観 測を 実施した スウェー デン北部の storglaciarenの概要、 および氷 河上 の気 象 観測 の方法と 結果を述 べている。 とくに、 気温と風 速の鉛直 分布の解
析 にカ を 入れ 、同氷河 では弱い 氷河風がし ばしば認 められる ことを示 した。第3章 で は、 融 解 にお よ ぼす 熱 収 支成 分 の寄 与の割合 を算出し 、同年夏 期は、放射 収支 が 著 しく 卓 越し て い るこ と を 示し た。第4章 は、融解 モデルの 作成方法と 結果 の 説 明で あ る。 ま ず 氷河 上 の 1点に おける融 解量を日 射量と気 温のみで算出で きる経験 式を求め る。次に その融解 量算出式 をもとに、StorglaciSrenのデ ィジ タ ル 地形 図 (DEM)を 利用 し GISの計 算 によ り 融 解量 の 平面 分 布 が求められ るモ デ ルを 構築した 。また、 モデルの妥 当性の検 証、推定 誤差の見 積もりを行 った 。 第 5章 は、 モ デル を 用 いた 数 値実 験の章で ある。緯 度、地形 の起伏、

斜 面 の方 位 を それぞれ変 化させて 、各地理 的要素が 融解量に 及ばす影 響の評価を 行 った 。 ま た、将来気 温が上昇 した場合 、および 日射量が 増減した 場合の、
融 解 量 に お よ ぼ す 影 響 を 計 算 し 、 考 察 を 行 っ た 。 第 6章 は 結 論 で あ る 。
申請 者 は 、ス ウェーデン の共同研 究者と連 絡をとり つつ、氷 河調査計 画の立案 、 観測 機 器 の準 備 を行 い 、 日本 か ら一 人 でStorglaciarenの氷 河調査に 参加
し 、 微気 象 観 測の大半は 本人が設 置、保守 を行った 。このよ うな、積 極性、意欲 、 忍耐 カ は 、大学院生 としては 高く評価 できる。 融解モデ ルの作成 に関しては 、 アル ベ ド 、雲量、風 速等のパ ラメー夕 化にさら なる検討 、改良の 余地がある が 、本 論 文 で提 起 した 結 果 は、 第 1段 階の モデル としては 許容でき るものであ る 。本 モ デ ルは、短波 放射が卓 越する高 緯度の内 陸性氷河 に適合す るように
パ ラ メー 夕 化 されたので 、これを 湿潤温暖 な海洋性 氷河とか 、さまざ まな気候
帯 の 氷河 に 応 用するため には、パ ラメータ の調整が 必要なこ とは言う までもない 。 地理 的 影 響の 評 価の 内 、 地形 要 素に っ いては storglaciarenの地形を 基準と し た起 伏 の 強調と、斜 面方位の 影響のみ を行った 。地理的 影響をさ らに詳し
く 議 論す る た めには、異 なる形態 の地形お よび季節 変化、緯 度による 気温変化
等 を 考慮 に 入 れた感度実 験を行う ことが必 要である 。気候変 化の影響 評価のう
ち 、 気温 が 上 昇すると顕 熱のみで はなく、 アルベド を介して 短波放射 収支、水蒸 気 圧を 介 し て凝結潜熱 、および 大気長波 放射のい ずれも増 加するの で、著しい 融 解量 の 増 加が予測さ れた。ま た、日射 量の増減 の影響で は、本モ デルでは全 天 日射 量 の 増減にとも ない雲フ ァクター が減増す るので、 結果とし て大気長
波 放 射量 が 減 少または増 加し、融 解量の増 減は抑制 される。 一般によ く用いられる degree―day法では 、このよ うな地形 の影響や 日射量変化 を考慮に入れることが 出来ない ので、本 研究で提 唱してし｀る融解量モデルは有用であり、その価値 が 高い 。 以 上の研究を さらに発 展させれ ば、将来 予想され る地球規 模の著し
い 気 候変 動 に ともなう、 山岳地域 の自然環 境の変化 、雪氷を 起源とす る水資源の 増 減、 さ ら に全地球の 海水準変 動の予測 に貢献す るもので あり、本 研究はその道 筋を明ら かにした と言える 。
審査 委 員 一同 は、申請者 の様カな 条件下に おける観 測の遂行 、多岐に わたる
緻 密 なデ ー タ 解析、作成 したモデ ルの有用 性、およ び各種感 度実験の 成果を高く 評 価し 、 ま た研究者と しての主 体性、堅 実性を認 めるとと もに、大 学院課程に お ける 勤 勉 な学習、取 得単位、 ならぴに 国内外の 多くのシ ンポジウ ム等におけ る 研究 成 果 発表なども 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。