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南極氷床コア中ダストのマルチパラメータ分析による氷期・間氷期の気候・環境変動解読

Research Project

Project/Area Number 15H01731
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Environmental dynamic analysis
Research InstitutionNational Institute of Polar Research

Principal Investigator

東 久美子  国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80202620)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本山 秀明  国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (20210099)
平林 幹啓  国立極地研究所, 研究教育系, 特任助手 (20399356)
永塚 尚子  国立極地研究所, 研究教育系, 日本学術振興会特別研究員(PD) (30733208)
櫻井 俊光  国立極地研究所, 研究教育系, 研究員 (00581810)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥46,150,000 (Direct Cost: ¥35,500,000、Indirect Cost: ¥10,650,000)
Fiscal Year 2017: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2016: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2015: ¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000)
Keywords南極氷床コア / ダスト / マルチパラメータ / 氷期・間氷期 / 気候・環境変動 / 気候・環境変動
Outline of Annual Research Achievements

1.南極ドームふじ氷床コアの完新世のサンプルをアイスコア連続自動融解分析装置(CFA)で分析した。
2.ドームふじ氷床コアの最終退氷期から最終氷期最寒期のサンプルをCFAで分析するため、CFAを最適化した。固体微粒子や各種元素の濃度が低い完新世のサンプルを分析する際は、CFAを低濃度のサンプル用に最適化する必要があったが、完新世から最終退氷期、最終氷期最寒期へと時代を遡ると、これらの濃度が高くなるため、この時代のサンプル用にCFAの最適化が必要であった。ダストの指標となる固体微粒子については、使用しているレーザー遮蔽式ダスト分析計において分析可能な上限濃度を超えてしまうため、アイスコア融解部から固体微粒子分析装置に導入される融解水のラインに超純水のラインを接続し、超純水によってサンプルからの融解水を希釈した。
3.CFAによって自動分注された完新世のサンプルを用いてイオン分析とダスト分析を行った。また、光学顕微鏡による微粒子の直接観察方法を開発した。
4.ダスト粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により分析する方法の開発を継続した。最初はサンプルを融解する方法を幾つか試みたが成功しなかったため、昇華する方法を検討した。凍結乾燥機により氷を昇華させてフィルター上にダストを捕集する方法でコンタミネーションなしで分析できることが分かったので、この方法によって実験条件の検討を行った。これと並行し、クライオSEMにより、氷床コア・サンプルを融かさず分析する方法の開発を継続し、グリーンランドのアイスコア・サンプルでテストを行った。
5.ダストの溶存成分と非溶存成分の分離する分析法について研究を開始した。CFA-ICPQMSによる無機元素分析において、溶存態と全形態(溶存態+粒子態)濃度の比較を行い、元素による挙動の違いを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

レーザー遮蔽式ダスト分析計は、ダスト濃度が高くなると分析不能になることが懸念されていたが、超純水のラインをCFAシステムに組み込むことで、分析計に導入されるサンプルのダスト濃度を低くすることができ、測定可能となった。凍結乾燥法を用いてフィルター上に捕集したダストのSEMによる成分分析や、クライオSEMによって氷を融解せずにダストを分析する方法の開発も順調に進んでいる。また、CFA-ICPQMSによる無機元素分析においては、溶存態と粒子態のシグナルの出方が異なることが明らかになり、ICPQMSへ導入するサンプルは、フィルターを通過させなくても溶存態と粒子態を分離できることが分かった。このようにダストの様々な分析が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

本年度までに開発及び最適化した各種分析法を用いて、南極ドームふじコアの分析を行う。
CFAにより南極ドームふじ氷床コアの完新世~最終退氷期~最終氷期最寒期の時代に対応するサンプルの高時間分解能分析を終了する。平成28年度はCFA-ICPQMSによる無機元素分析において、溶存態と全形態(溶存態+粒子態)濃度の比較を行い、元素による挙動の違いを明らかにしたので、この方法をドームふじ氷床コアのCFA分析に応用して、溶存成分と非溶存成分を分離した分析を実施する。また、CFAの自動分注装置で採取したサンプルを用い、イオン分析、ダストの粒径・個数の分析、ダストの形状分析を行う。これと並行し、光学顕微鏡による微粒子の直接観察と走査型電子顕微鏡観察を行う。これらのマルチパラメータ分析によって得られた結果を総合的に解析し、過去の気候変動とダストとの関わりを研究する。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report

Research Products

(44 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Remarks

  • [Int'l Joint Research] ベルン大学(スイス)

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  • [Journal Article] State dependence of climatic instability over the past 720,000 years from Antarctic ice cores and climate modeling2017

    • Author(s)
      Kawamura K, Abe-Ouchi A, (以下62名)
    • Journal Title

      Science Advance

      Volume: 3 Pages: 1-13

    • DOI
      10.1126/sciadv.1600446
    • NAID
      120006224174
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  • [Journal Article] Micro-droplets containing sulfate in the Dome Fuji deep ice core, Antarctica: findings using micro-Raman spectroscopy2017

    • Author(s)
      T. Sakurai, H. Ohno, H. Motoyama, T. Uchida
    • Journal Title

      Journal of Raman Spectroscopy

      Volume: 48 Pages: 448-452

    • DOI
      10.1002/jrs.5040
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  • [Journal Article] Spatial distributions of soluble salts in surface snow of East Antarctica2016

    • Author(s)
      Yoshinori Iizuka, Hiroshi Ohno, Ryu Uemura, Toshitaka Suzuki, Ikumi Oyabu, Yu Hoshina, Kotaro Fukui, Motohiro Hirabayashi and Hideaki Motoyama
    • Journal Title

      Tellus B

      Volume: 68 Pages: 29285-29285

    • DOI
      10.3402/tellusb.v68.29285
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    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Sulfur isotopic composition of surface snow along a latitudinal transect in East Antarctica2016

    • Author(s)
      Ryu Uemura, Kosuke Masaka, Kotaro Fukui, Yoshinori Iizuka, Motohiro Hirabayashi and Hideaki Motoyama
    • Journal Title

      Geophys. Res. Lett.

      Volume: 43 Pages: 5878-5885

    • DOI
      10.1002/2016gl069482
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  • [Journal Article] Variations in Sr and Nd Isotopic Ratios of Mineral Particles in Cryoconite in Western Greenland2016

    • Author(s)
      Nagatsuka N, Takeuchi N, Uetake J, Shimada R, Onuma Y, Tanaka S and Nakano T
    • Journal Title

      Frontiers Earth Science

      Volume: 4:93 Pages: 1-11

    • DOI
      10.3389/feart.2016.00093
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  • [Journal Article] Densication of layered firn in the ice sheet at Dome Fuji, Antarctica2016

    • Author(s)
      Fujita, S., K. Goto-Azuma, M. Hirabayashi, A. Hori, Y. Iizuka, Y. Motizuki, H. Motoyama, K. Takahashi
    • Journal Title

      Journal Glaciology

      Volume: 62 Pages: 103-123

    • DOI
      10.1017/jog.2016.16
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A High-Resolution Continuous Flow Analysis System for Polar Ice Cores2016

    • Author(s)
      Dallmayr, R., K. Goto-Azuma, H. Astrid Kjaer, N. Azuma, M. Takata, S. Schupbach and M. Hirabayashi
    • Journal Title

      BGR

      Volume: 34 Issue: 0 Pages: 11-20

    • DOI
      10.5331/bgr.16R03
    • NAID
      130006847287
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Volcanic synchronization of Dome Fuji and Dome C Antarctic deep ice cores over the past 216 kyr2015

    • Author(s)
      S. Fujita, F. Parrenin, M. Severi, H. Motoyama, E. Wolff
    • Journal Title

      Climate of the Past

      Volume: 11 Pages: 1395-1426

    • DOI
      10.5194/cp-11-1395-2015
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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] On the occurrence of annual layers in Dome Fuji ice core early Holocene ice,2015

    • Author(s)
      Svensson, A., Fujita, S., Bigler, M., Braun, M., Dallmayr, R., Gkinis, V., Goto-Azuma, K., Hirabayashi, M., Kawamura, K., Kipfstuhl, S., Kjaer, H. A., Popp, T., Simonsen, M., Steffensen, J. P., Vallelonga, P., and Vinther, B. M.
    • Journal Title

      Climate of the Past,

      Volume: 11 Pages: 1127-1137

    • DOI
      10.5194/cp-11-1127-2015
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 氷期・間氷期サイクルにおける海洋生物起源の硫酸フラックスの変動2017

    • Author(s)
      東久美子
    • Organizer
      国立極地研究所共同研究集会「南極ドームふじ氷床深層アイスコアの解析による気候・環境変動の研究」
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  • [Presentation] JARE 観測による表面積雪、積雪ピット、浅層コアのデータセットについて(途中経過)2017

    • Author(s)
      本山秀明
    • Organizer
      国立極地研究所共同研究集会「南極ドームふじ氷床深層アイスコアの解析による気候・環境変動の研究」
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  • [Presentation] Identification of possible source areas of mineral dust in 2016 EGRIP snow2017

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      永塚尚子
    • Organizer
      国立極地研究所共同研究集会「グリーンランド氷床の変動と気候・環境変動の関わりに関する研究集会」
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  • [Presentation] Present evaluation and future prediction of the global environment in the framework of glacial-interglacial cycle (AJ3)2016

    • Author(s)
      Motoyama, H., K. Kawamura, H. Miura, Y. Suganuma, K. Goto-Azuma, S. Fujita, T. Furukawa, K. Matsuoka, H. Kaneda, T. Koyama, Y. Nogi, J. Okuno and S. Matoba
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  • [Presentation] Metamorphism of layered firn at Dome Fuji, Antarctica: Evolution of relations between Near-infrared reflectivity and the other textural/chemical properties2016

    • Author(s)
      Fujita, S., K. Goto-Azuma, H. Enomoto, K. Fukui, M. Hirabayashi, A. Hori, Y. Hoshina, Y. Iizuka, Y. Motizuki, H. Motoyama, F. Nakazawa, S. Sugiyama, S. Surdyk and K. Takahashi
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  • [Presentation] Development of melting device for continuous flow analysis of firn core samples-Separation of analysis sample liquid and waste liquid-2016

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      Shiba, R., M. Takata, S. Kamimura, N. Azuma and K. Goto-Azuma
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  • [Presentation] Dome Fuji Ice Core Consortium, Drilling of deep ice core exceeding 800,000 years for reconstructing past climate2016

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      Kawamura, K., S. Fujita, K. Goto-Azuma, H. Motoyama and F. Nakazawa
    • Organizer
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  • [Presentation] Methane measurement of ice cores using continuous flow analysis system2016

    • Author(s)
      Arai, M., K. Kawamura, K. Kitamura, K. Goto-Azuma, J. Ogata
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  • [Presentation] Preliminary results of atmospheric CH4 concentration during the Holocene reconstructed from the NEEM (Greenland) and Dome Fuji (East Antarctica) ice cores2016

    • Author(s)
      Oyabu, I., K. Kawamura, K. Goto-Azuma, K. Kitamura, S. Aoki, T. Nakazawa, E. J. Brook and T. Blunier
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      Fujita, S., K. Goto-Azuma, H. Enomoto, K. Fukui, M. Hirabayashi, A. Hori, Y. Hoshina, Y. Iizuka, Y. Motizuki, H. Motoyama, F. Nakazawa, S. Sugiyama, S. Surdyk and K. Takahashi
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      SCAR 2016 Open Science Conference
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  • [Presentation] Glaciological conditions in Dronning Maud Land, East Antarctica2016

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      Fujita, S., K. Goto-Azuma, K. Kawamura and H. Motoyama
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  • [Presentation] 過去21万6千年間の東南極における、気候に依存した質量収支のコントラスト2016

    • Author(s)
      藤田 秀二, Frederic Parrenin, 阿部 彩子, 川村 賢二, Masson-Delmotte Valerie, 本山 秀明, 齋藤 冬樹, Severi Mirko, Stenni Barbara, 植村 立, Wolff Eric
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  • [Presentation] 南極ドームふじのでのフィルン層構造の変態: 近赤外光の反射率と他の結晶組織構造や化学特性との関係の発達2016

    • Author(s)
      藤田秀二, 東久美子, 榎本浩之, 福井幸太郎, 平林幹啓, 堀彰, 保科優, 飯塚芳徳, 望月 優子, 本山秀明, 中澤文男, 杉山慎, Sylviane Surdyk, 高橋和也
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    • Author(s)
      藤田秀二, 川村賢二, 東久美子, 本山秀明
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  • [Presentation] 80万年を超える深層アイスコア掘削による気候復元研究2016

    • Author(s)
      川村賢二, 藤田秀二, 東久美子, 本山 秀明, ドームふじ アイスコアコンソーシアム
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      日本地球惑星科学連合2016年大会
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      大藪幾美, 川村賢二, 東久美子, 北村享太郎, 青木周司, 中澤高清, Edward J. Brook, Thomas Blunier
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      雪氷研究大会2016
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  • [Presentation] 南極ドームふじコア中の金属成分2016

    • Author(s)
      鈴木利孝,米倉綾香,飯塚芳徳,平林幹啓,本山秀明
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  • [Presentation] 変形氷の結晶組織解析のための後方散乱電子回折(EBSD)2016

    • Author(s)
      繁山 航,永塚尚子,本間智之,高田守昌,東 久美子,Ilka Weikusat,Martyn R. Drury,Ernst-Jan Kuiper,Gill Pennock、Ramona V. Mateiu,東 信彦
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      日本顕微鏡学会 第72回学術講演会
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    • Invited
  • [Presentation] 後方散乱電子回折(EBSD)の氷への適用における課題と解決策2016

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      繁山 航,永塚尚子,本間智之,高田守昌,東 久美子,Ilka Weikusat,Martyn R. Drury,Ernst-Jan Kuiper,Gill Pennock, Ramona V. Mateiu,東 信彦
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 走査電子顕微鏡分科会 SCAN TECH 2016(招待講演)
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    • Invited
  • [Presentation] グリーンランド氷床北西部 SIGMA-D アイスコア中の鉱物組成変動2016

    • Author(s)
      永塚尚子,東久美子,本山秀明,的場澄人,藤田耕史,山崎哲秀,大沼友貴彦,箕輪昌紘,小室悠紀,青木輝夫,平林幹啓,Dallmayr Remi
    • Organizer
      雪氷研究大会
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  • [Presentation] グリーンランド氷床北西部 SIGMA-D アイスコア中の鉱物組成変動2016

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      永塚尚子,東久美子,本山秀明,的場澄人,藤田耕史,山崎哲秀,大沼友貴彦,箕輪昌紘,小室悠紀,青木輝夫,平林幹啓,Dallmayr Remi
    • Organizer
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  • [Presentation] Development of ice-core analysis techniques at the Ice Core Research Center, National Institute of Polar Research2015

    • Author(s)
      K. Goto-Azuma, R. Dallmayr, S. Fujita, M. Hirabayashi, K. Kawamura
    • Organizer
      The Sixth Symposium on Polar Science
    • Place of Presentation
      東京
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      2015-11-16
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  • [Presentation] High Resolution Continuous Flow Analysis System developed at the Ice Core Research Center, National Institute of Polar Research2015

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      R. Dallmayr, K. Goto-Azuma, K. Kawamura, M. Hirabayashi, V. Gkinis, K. Kitamura, Y. Ogawa, K. Hayashi, A. Tsushima, J. Ogata
    • Organizer
      The Sixth Symposium on Polar Science
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-11-16
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elemental concentrations and inorganic isotopic ratio analysis of surface snow in East Antarctica2015

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      M. Hirabayashi, F. Nakazawa, K. Goto-Azuma, H. Motoyama
    • Organizer
      The Sixth Symposium on Polar Science
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-11-16
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  • [Presentation] イオンクロマトグラフを用いた氷床コア試料の連続融解分析装置の開発Ⅳ -南極氷床みずほコアを用いた分析テスト-2015

    • Author(s)
      高田守昌, R. Dallmayr, 東久美子, 平林幹啓, 東信彦
    • Organizer
      雪氷研究大会(2015・松本)
    • Place of Presentation
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    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] 電子線後方散乱回折(EBSD)法を用いた氷の結晶方位測定の検討2015

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      繁山航,永塚尚子,本間智之,高田守昌,東久美子, R.V. Mateiu, 東信彦
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      XIX INQUA 2015
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      名古屋
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  • [Presentation] 異なる測定原理に基づく極域雪氷試料中固体微粒子の分析結果の比較2015

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      東久美子、平林幹啓、本山秀明
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      日本地球惑星科学連合大会
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      幕張
    • Year and Date
      2015-05-24
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      http://polaris.nipr.ac.jp/~icrc/NC/htdocs/
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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-12-17  

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