南極大気中の硫酸安定同位体組成の季節変動を再現する大気化学輸送モデルの構築

• Project Area: Giant reservoirs of heat/water/material : Global environmental changes driven by the Southern Ocean and the Antarctic Ice Sheet
• Project/Area Number: 18H05050
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 服部 祥平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70700152)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 南極 / エアロゾル / 三酸素同位体 / 硫黄同位体 / 気候変動 / 氷期 / 大規模火山噴火 / 大気化学輸送モデル / 三酸素同位体組成 / 硫酸 / 同位体異常 / 地球寒冷化 / 硫酸エアロゾル / 大気化学モデリング

Outline of Annual Research Achievements

南極の氷床コアには過去数十万年分の気温変動、二酸化炭素などの温室効果ガスの他、放射収支に負の影響を及ぼす大気中微粒子（エアロゾル）といった環境指標が保存されている。東南極の氷床コアに含まれる硫酸は、主に南大洋における植物プランクトンが放出するジメチルスルフィド(DMS)を起源とし、これが大気中で酸化されることで生成する。硫酸エアロゾルは、温暖化を抑制する気候フィードバックに関与する物質として注目を集めている。しかし、実際に気候変動が起こった際に、どのようなフィードバック機構により変化によって硫酸エアロゾル動態が変化しているのかには不明点が多い。
当該年度には、硫酸の硫黄同位体組成の季節変動要因を説明する硫黄化合物輸送過程をモデル化することを目的とし、南極沿岸と内陸の硫酸エアロゾルの硫黄同位体を比較した結果、両者に差異がなく、両者ともに硫黄起源の変化に応じて変動していることを発見した。この発見は硫黄同位体組成が起源推定に有用な指標であることを意味する。南極氷コアの氷期-間氷期の硫黄同位体変動の記録[Alexander et al., 2004 JGR-A]にこの手法を適用し、最終氷期における海洋生物起源の硫酸エアロゾルは現在の半分程度だったことが明らかにした。本成果をScientific Reports誌に発表した他、プレスリリースを行った。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ワシントン大学(米国)
• [Int'l Joint Research] グルノーブルアルプス大学/リヨン大学(フランス)
• [Int'l Joint Research] Universite Grenoble Alpes, CNRS/University of Lyon(フランス)
• [Int'l Joint Research] University of Washington(米国)
• [Journal Article] Homogeneous sulfur isotope signature in East Antarctica and implication for sulfur source shifts through the last glacial-interglacial cycle (2019)
  • Author(s): Ishino Sakiko、Hattori Shohei、Savarino Joel、Legrand Michel、Albalat Emmanuelle、Albarede Francis、Preunkert Susanne、Jourdain Bruno、Yoshida Naohiro
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 12378-12378
  • DOI: 10.1038/s41598-019-48801-1
  • NAID: 130007977229
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reduced marine phytoplankton sulphur emissions in the Southern Ocean during the past seven glacials (2019)
  • Author(s): Goto-Azuma K.、Hirabayashi M.、Motoyama H.、Miyake T.、Kuramoto T.、Uemura R.、Igarashi M.、Iizuka Y.、Sakurai T.、Horikawa S.、Suzuki K.、Suzuki T.、Fujita K.、Kondo Y.、Hattori S.、Fujii Y.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 3247-3247
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11128-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tracing the sources and formation pathways of atmospheric particulate nitrate over the Pacific Ocean using stable isotopes (2019)
  • Author(s): Kamezaki Kazuki、Hattori Shohei、Iwamoto Yoko、Ishino Sakiko、Furutani Hiroshi、Miki Yusuke、Uematsu Mitsuo、Miura Kazuhiko、Yoshida Naohiro
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 209 Pages: 152-166
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.04.026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 2600-years of stratospheric volcanism through sulfate isotopes (2019)
  • Author(s): Elsa Gautier, Joel Savarino, Joost Hoek, Joseph Erbland, Nicolas Caillon, Shohei Hattori, Naohiro Yoshida, Emmanuelle Albalat, Francis Albarede, James Farquhar
  • Journal Title: Nature communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 466-466
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08357-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 東南極における大気硫酸の硫黄安定同位体組成の季節変動と大気硫黄循環への示唆 (2019)
  • Author(s): 石野 咲子、服部 祥平、Joel Savarino、Michel Legrand、Susanne Preunkert、Bruno Jourdain、Francis Albarede、Emmanuelle Albalat、吉田 尚弘
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • Author(s): 服部 祥平, Mang Lin, 竹内 望, 藤田 耕史, Caillon Nicolas, Akers Pete, Aizen Vladimir, Nikitin Stanislav, 吉田 尚弘, Savarino Joel
  • Organizer: 2019年度地球化学会年会
• [Presentation] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • Author(s): 服部祥平, Lin Mang, 竹内望, 藤田耕史, Nicolas Caillon, Pete Akers, Vladimir Aizen, Stanislav Nikitin, 吉田尚弘, Joel Savarino
  • Organizer: 雪氷研究大会（2019・山形）
• [Presentation] The 60 years history of atmospheric sulfate formation pathways based on triple oxygen isotopic composition preserved in the SE-Dome ice core (2019)
  • Author(s): Shohei Hattori, Yoshinori Iizuka, Koji Fujita, Ryu Uemura, Sakiko Ishino, Naga Oshima, Sumito Matoba, Nozomi Suzuki, Asuka Tsuruta, Joel Savarino, Naohiro Yoshida
  • Organizer: 2019 AGU fall meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東南極における積雪中の硫酸イオンの酸素同位体異常（△17O値）の緯度分布 (2019)
  • Author(s): 石野 咲子, 服部 祥平, 中澤 文男, 平林 幹啓, 鈴木 希実, 吉田 尚弘
  • Organizer: 雪氷研究大会（2019・山形）
• [Presentation] Spatio-temporal variations of 17O excess of sulfate over Antarctica: reconciling observations and modeling (2018)
  • Author(s): Sakiko Ishino, Shohei Httori, Becky Alexander, Qianjie Chen, Akinori Yamada, Naohiro Yoshid, Michel Legrand, Joel Savarino
  • Organizer: 2018 joint 14th iCACGP Quadrennial Symposium/15th IGAC Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Seasonality in sulfur isotopic compositions of atmospheric sulfate and its implications for atmospheric sulfur cycles in East Antarctica (2018)
  • Author(s): Sakiko Ishino, Shohei Hattori, Joel Savarino, Michel Legrand, Emmanuelle Albalat, Francis. Albarede, Susanne Preunkert, Bruno Jourdain, Naohiro Yoshida
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Do hypohalous acids play important roles on sulfate formation in the Antarctic atmosphere? (2018)
  • Author(s): Sakiko Ishino, Shohei Hattori, Joel Savarino, Qianjie Chen, Jingyuan Shao, Naohiro Yoshida, Becky Alexander
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Remarks] 硫黄同位体組成が解き明かす南極硫酸エアロゾルの起源
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045087.html
• [Remarks] 南極の海洋生物起源の硫酸塩エアロゾルは氷期に減少していた
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045079.html
• [Remarks] 地球規模の寒冷化を引き起こす大規模噴火記録を復元
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/043465.html