Climate rhythm by solar activity during the early middle Pleistocene and the Holocene

• Project/Area Number: 18K03804
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Hyodo Masayuki 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 名誉教授 (60183919)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安田 裕紀 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 講師(研究機関研究員) (50825875)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 銀河宇宙線 / スベンスマルク効果 / 雲の日傘効果 / 水月湖年縞堆積物 / 地磁気エクスカーション / 太陽活動 / 更新世 / 10Be / Δ14C / チバニアン期 / ラシャンエクスカーション / 水月湖 / 古地磁気 / IntCal20 / VGPパス / 気候変化 / 間氷期 / 中期更新世初期

Outline of Final Research Achievements

A positive relationship between galactic cosmic ray flux and low cloud cover indicates a link between geomagnetic field and climate through an umbrella effect. This was evidenced by the climate cooling, temperature annual range increases, and summer precipitation increases that occurred during geomagnetic reversals when galactic cosmic ray increased by more than 40 %. In this study, we found that the paleoceanic bio-production (a temperature proxy) covaries with the cosmogenic nuclei of 10Be, on time scales of hundreds, from the Chiba Section core TB2. This indicates solar activity controls climate through the umbrella effect of cloud. Using the high-resolution Laschamp Excursion record from the varved sediment core SG14 of Lake Suigetsu, we revealed that the Δ14C of the sediments changes 50 to 400 yr delayed to cosmic ray changes due to the atmosphere-ocean circulation, the phase lags of which depend on periods of changes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1996年にスベンスマルク効果（銀河宇宙線量と下層雲量の正の相関）が発見されて以降、半世紀以上続く“地磁気と気候のリンク”に関する研究は理論的根拠を得たことでブームが巻き起こった。その結果、地磁気逆転期に寒冷化をはじめ雲の日傘効果で予想される気候変化の証拠が次々と得られ、研究は大きく前進した。本研究は、地磁気同様銀河宇宙線を制御している太陽活動もスベンスマルク効果を介して気候に影響を及ぼすことを明らかにした。これにより、宇宙線が地球の気候に普遍的に影響を及ぼす可能性が一段と高まり、将来の地球の温暖化や寒冷化の予測において考慮すべき重要な気候要素となった。

Research Products

• [Int'l Joint Research] オックスフォード大学/スウォンジー大学/グラスゴー大学(英国)
• [Int'l Joint Research] オックスフォード大学/スウォンジー大学/グラスゴー大学(英国)
• [Int'l Joint Research] オックスフォード大学/グラスゴー大学/スウォンジー大学(英国)
• [Int'l Joint Research] 中国地質大学(中国)
• [Int'l Joint Research] University of Burgos(スペイン)
• [Int'l Joint Research] 中国地質大学(中国)
• [Int'l Joint Research] エトベシュロラーンド大学(ハンガリー)
• [Journal Article] Intermittent non-axial dipolar-field dominance of twin Laschamp excursions (2022)
  • Author(s): Hyodo, M., Nakagawa, T., Matsushita, H., Kitaba, I., Yamada, K., Tanabe, S., Bradak, B., Miki, M., McLean, D., Staff, R.A., Smith, V.C., Albert, P.G., Bronk Ramsey, C., Yamasaki, A., Kitagawa, J., Suigetsu 2014 Project
  • Journal Title: Communications Earth & Environment Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00401-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A re-analysis of Chibanian Pleistocene tracks from VERTESSVOLOS, Hungary, employing photogrammetry and 3D analysis (2021)
  • Author(s): Tanaka, I., Marko, A., Okamura, Y., Hyodo, M., Strickson, E.C., Falkingham, P.L.
  • Journal Title: Annales Societatis Geologorum Poloniae Volume: 91 Pages: 1-10
  • DOI: 10.14241/asgp.2021.02
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A centennial-resolution terrestrial climatostratigraphy and Matuyama-Brunhes transition record from a loess sequence in China (2020)
  • Author(s): Hyodo, M., Banjo, K., Yang, T.S., Katoh, S., Shi, M., Yasuda, Y., Fukuda, J., Miki, M., Bradak, B.
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00337-z
  • NAID: 120006940225
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic fabric of loess and its significance in Pleistocene environment reconstructions (2020)
  • Author(s): Bradak, B., Seto, Y., Chadima, M., Kovacse, J., Tanos, P., Ujvari, G., Hyodo, M.
  • Journal Title: Earth Science Reviews Volume: 210 Pages: 103385-103385
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2020.103385
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nano-sized authigenic magnetite and hematite particles in mature-paleosol phyllosilicates: New evidence for a magnetic enhancement mechanism in loess sequences of China. (2020)
  • Author(s): Hyodo, M., Sano, T., Matsumoto, M., Seto, Y., Bradak, B., Suzuki, K., Yang, T.
  • Journal Title: Journal of Geopysical Research Volume: 125 Issue: 3 Pages: 1-21
  • DOI: 10.1029/2019jb018705
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Age control of the first appearance datum for Javanese Homo erectus in the Sangiran area (2020)
  • Author(s): Matsu'ura, S., Kondo, M., Danhara, T., Sakata, S., Iwano, H., Hirata, T., Kurniawan, I., Setiyabudi, E., Takeshita, Y., Hyodo, M., Kitaba, I., Sudo. M., Danhara, Y., Aziz, F.
  • Journal Title: Science Volume: 367 Pages: 210-214
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A summary of the Chiba Section, Japan (2019)
  • Author(s): GSSP proposal group
  • Journal Title: The Journal of the Geological Society of Japan Volume: 125 Issue: 1 Pages: 5-22
  • DOI: 10.5575/geosoc.2018.0056
  • NAID: 130007632544
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • Year and Date: 2019-01-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Intensified East Asian winter monsoon during the last geomagnetic reversal transition (2019)
  • Author(s): Ueno, Y., Hyodo, M., Yang, T.S., Katoh, S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-019-45466-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Relevance of ultrafine grains in the magnetic fabric of paleosols (2018)
  • Author(s): Bradak, B., Seto, Y., Hyodo, M., and Szeberenyi, J.
  • Journal Title: Geoderma Volume: 330 Pages: 125-135
  • DOI: 10.1016/j.geoderma.2018.05.036
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 自生硫化鉄鉱物を含む堆積物の磁化から砕屑性磁鉄鉱の磁化を非加熱分離する (2023)
  • Author(s): 兵頭政幸・田辺 祥汰・三木 雅子・ブラダック・バラージュ
  • Organizer: 令和4年度高知大学海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究 成果発表会
• [Presentation] 双子のラシャン地磁気エクスカーションー非軸双極子磁場の間欠的な卓越 (2022)
  • Author(s): 兵頭政幸・中川毅・松下隼人・北場育子・山田圭太郎・ブラダックバラージュ・三木雅子・リチャードA.スタッフ・ダニエーレマクレアン・ヴィクトリアC.スミス・ポールG.アルバート・クリストファーブロンクラムゼイ・山崎彬輝・北川淳子・水月湖2014プロジェクトメンバー
  • Organizer: 令和3年度高知大学海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究 成果発表会
• [Presentation] The Laschamp and a new post-Laschamp excursions repeating directional swings from Lake Suigetsu varved sediments (2021)
  • Author(s): Masayuki Hyodo, Takeshi Nakagawa, Hayato Matsushita, Ikuko Kitaba, Keitaro Yamada, Shota Tanabe, Balazs Bradak, Danielle McLean, Richard A. Staff, Victoria C. Smith, Paul G. Albert, Akiteru Yamasaki, Junko Kitagawa, Suigetsu 2014 Project Members
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2021年大会
• [Presentation] 水月湖年縞堆積物におけるラシャン地磁気エクスカーションの発見と その年代学的、層序学的意義 (2021)
  • Author(s): 兵頭政幸・中川毅・松下隼人・北場育子・山田圭太郎・ブラダックバラージュ・三木雅子・リチャードA.スタッフ・ダニエーレマクレアン・ヴィクトリアC.スミス・ポールG.アルバート・クリストファーブロンクラムゼイ・山崎彬輝・北川淳子・水月湖2014プロジェクトメンバー
  • Organizer: 日本第四紀学会 2021年大阪大会
• [Presentation] Centennial-resolution terrestrial climatostratigraphy and Matuyama-Brunhes transition from a loess sequence in China (2020)
  • Author(s): Masayuki Hyodo, Kenta Banjo, Tianshui Yang, Shigehiro Katoh, Shi Meinan, Yuki Yasuda, Jun-ichi Fukuda1, Masako Miki, Balázs Bradák
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] Did Javan Homo erectus suffer a damage from an asteroid impact event? (2020)
  • Author(s): Masayuki Hyodo
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Matuyama-Brunhes地磁気逆転―海成層，陸成層の高解像度磁気・気候層序対比 (2020)
  • Author(s): 兵頭政幸, ブラダックバラージュ, 加藤茂弘, 楊天水
  • Organizer: 日本第四紀学会
• [Presentation] Nano-sized magnetite and hematite inclusions in muscovite in loess (2019)
  • Author(s): Masayuki Hyodo, Takuro Sano, Megumi Matsumoto, Yusuke Seto, Kota Suzuki, Tianshui Yang, Balazs Bradak
  • Organizer: Asia Oceania Gescienceｓ Society
• [Presentation] レス中白雲母が含有する大量の磁鉄鉱・赤鉄鉱ナノ粒子 (2019)
  • Author(s): 兵頭政幸・佐野拓郎・松本恵・瀬戸雄介・鈴木康太・楊天水
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 水月湖年縞堆積物に記録された最終氷期の地磁気エクスカーション (2019)
  • Author(s): 田辺祥汰・三木雅子・兵頭政幸・中川毅・北場育子・山田圭太郎・北川淳子・Suigetsu 2014 Project Members
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] Centennial-scale bioproductivity changes during the earliest Middle-Pleistocene (2019)
  • Author(s): 藤井和香・兵頭政幸・加藤茂弘・宮入陽介・山口夢香・横山祐典
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 下層雲の日傘効果の気候への影響―最後の地磁気逆転を利用した検証 (2019)
  • Author(s): 兵頭政幸・上野友輔・楊天水・加藤茂弘
  • Organizer: 日本第四紀学会2019年大会
• [Presentation] 水月湖年縞堆積物で見つかった更新世末の地磁気エクスカーションの検証 (2019)
  • Author(s): 田辺祥汰・三木雅子・兵頭政幸・北場育子・山田圭太郎・中川毅・北川淳子・Suigetsu 2014 Project Members
  • Organizer: 日本第四紀学会2019年大会
• [Presentation] 中期更新世最初期の100年スケールの気候変化―太陽活動との関連性 (2019)
  • Author(s): 藤井和香・兵頭政幸・加藤茂弘・宮入陽介・山口夢香・横山祐典
  • Organizer: 日本第四紀学会2019年大会
• [Presentation] 地磁気の逆転と気候変化、人類の進化・拡散に関する磁気・気候層序年代制約 (2019)
  • Author(s): 兵頭政幸
  • Organizer: 第146回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
  • Invited
• [Presentation] Paleomagnetism of Lake Suigetsu varve sediments (2019)
  • Author(s): 兵頭政幸
  • Organizer: Lake Suigetus Project meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 間氷期MIS 19における百年―千年スケールの東アジアモンスーン変動 (2018)
  • Author(s): 上野友輔・兵頭政幸・楊天水・加藤茂弘
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] MIS 19間氷期の高解像度気候層序―千葉セクションからの発信 (2018)
  • Author(s): 兵頭政幸
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 水月湖年縞堆積物に記録された更新世最末期の地磁気エクスカーション (2018)
  • Author(s): 田辺祥汰・三木雅子・兵頭政幸・北場育子・山田圭太郎・北川淳子・中川毅
  • Organizer: 日本第四紀学会
• [Presentation] 大阪湾周辺の植生が示すMIS19 の急激な温暖化と寒冷化のくり返し (2018)
  • Author(s): 藤井和香・兵頭政幸・加藤茂弘
  • Organizer: 日本第四紀学会
• [Presentation] MIS19間氷期の気候層序の問題提起とその解 (2018)
  • Author(s): 兵頭政幸
  • Organizer: 日本第四紀学会
• [Presentation] 地磁気と気候のリンク (2018)
  • Author(s): 兵頭政幸
  • Organizer: 高知大学海洋コア総合研究センター設立15周年記念公開シンポジウム「地球を掘ってわかること～古地震、気候変動、地球の姿～（地球掘削科学共同利用・共同研究拠点の成果と今後の展望）」
  • Invited
• [Presentation] 中国レスの高精度気候層序に基づくMatuyama-Brunhes 地磁気逆転の解析 (2018)
  • Author(s): 兵頭政幸・番匠健太・安田裕紀・楊天水
  • Organizer: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [Remarks] 地磁気極が5年で南極大陸へジャンプした
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2022_04_08_01.html
• [Remarks] 地磁気逆転途中に冬の季節風が強化していた ―銀河宇宙線による地球の気候への影響を証明―
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2019_06_28_01.html
• [Remarks] 初期のジャワ原人の古さ、明らかに
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2020_01_16_01.html
• [Remarks] 地磁気逆転途中に冬の季節風が強化していた
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases_ml/2019-07/ku-5070319.php
• [Remarks] 銀河宇宙線がもたらす雲の日傘効果 神戸大学が気候への影響を示す証拠を発見
  • URL: https://univ-journal.jp/26689/