2017 Fiscal Year Annual Research Report
Paleoclimate dynamics of the Southern Ocean
| Project Area | Giant reservoirs of heat/water/material : Global environmental changes driven by the Southern Ocean and the Antarctic Ice Sheet |
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| Project/Area Number |
17H06318
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
池原 実 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (90335919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 宰 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (30374648)
板木 拓也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30509724)
佐藤 暢 専修大学, 経営学部, 教授 (50365847)
井尻 暁 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (70374212)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 南大洋 / 気候変動 / 南極周極流 / 海氷 / プロキシ / 漂流岩屑（IRD） / 酸素同位体比 / 浮遊性有孔虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南大洋インド洋区の海洋フロントを横断する緯度トランセクト (30°S~68°S)で採取された表面海水、および、海氷、氷山の水素・酸素同位体比を分析し、水温、塩分、海洋フロントとの対応関係を明確にした。特に、海水の水素・酸素同位体比は水温と塩分の違いが顕著な亜熱帯前線を境に大きく変化することが明らかとなった。また、現生浮遊性有孔虫の酸素同位体比が海水の酸素同位体比と温度依存に支配されていることを現場試料に基づいて検証した。これらの成果は、海底コア解析データから過去の南大洋の古環境を復元する指標（プロキシ）としての有効性を改めて検証することとなり重要である。
コンラッドライズの海底コアCOR-1bPCから産出する漂流岩屑（IRD）の形態、化学組成を解析し、それらの起源が主にサウスサンドウィッチ諸島であることを明らかにした。このことは、調査海域のIRDの多くは氷山が運ぶ南極大陸由来ではなく火山島起源であること、IRDの運搬プロセスとして海氷が重要であることを示した。
海底コアCOR-1bPCについて、放射性炭素年代値の再検討を行いコアの年代モデル最終版を作成した。その結果を基に、珪藻群集やIRD量の変動とアイスコア古気候記録（南極、グリーンランド）との対応関係を精査し、最終氷期の42,000年前から16,000年前までに10回の海氷拡大イベントが繰り返し発生していたこと、および、それらの海氷拡大は南極が相対的に温暖化した時期に起こっていたことを明らかにした。また、モデル班の協力を得ることで、海氷海洋モデルを用いて氷期の海氷生産量と海氷融解量の空間分布を明らかにしたところ、コア採取地点が氷期に海氷融解域となっていたことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現生試料として表面海水（約100）、海氷（1）、氷山（2）、浮遊性有孔虫（23）の同位体分析が順調に行われ、南大洋インド洋区の表層水の水素・酸素同位体比の緯度分布や海氷や氷山の融解水が海水同位体比に与える影響の一部が明らかになるなど一定の成果を得た。
先行研究として実施している海底コアCOR-1bPCの古環境解析データについて、年代モデルの再検討、データの再解析を行い、投稿論文の準備を進めている。
研究体制の強化としては、次の3点を実施した。(1)高周波誘導加熱装置を移設・改良して既存の質量分析計に接続することで、生物源オパール（珪藻、放散虫など）の酸素同位体測定システムを整備した（高知大）。 (2) 自動選別・集積システムを新規導入し（産総研）、ＡＩ（人工知能）による画像認識と深層学習プログラムと合わせて、微化石試料の迅速収集法の整備に取り組んだ。(3)ガスクロマトグラフを導入し（北大）、バイオマーカーの分析体制を強化した。
当初2018年1月頃に計画されていたフランス船（マリオン・デフレンヌ）による南大洋インド洋区（クローゼ諸島海域）でのCROTALE航海が1年先送りされ、2019年2-3月に実施された。同航海に日本から3名の若手研究者を乗船させ、4地点で計7本の長尺海底コア（最長約70m）を採取することに成功し、フランスとの国際共同研究を新たに開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・海底コアDCR-1PCの浮遊性有孔虫と底生有孔虫の酸素同位体分析を進め、コア全体（10m）の年代モデルの構築を行い、過去約40万年間の氷期・間氷期サイクルの認定、スーパー間氷期層準の確定を行う。平行して、浮遊性有孔虫の群集解析、放散虫群集解析、アルケノン古水温分析を進める。海外研究協力者による珪藻群集解析、sortable silt分析、U/Th分析なども推進し、最終氷期やスーパー間氷期の古水温、海洋フロント、生物生産量、ダスト供給量などを総合的に復元する。
・初年度に整備した生物源オパール酸素同位体分析システムを活用した微量試料分析法の確立を目指した基礎実験を行う。特に、珪藻の微量試料での酸素同位体分析法の確立のため、堆積物から珪藻化石を分離濃縮するための前処理法を検討し、実用フェーズへの展開を図る。
・AI深層学習を深化させることで自動選別・集積システムを定常的に運用できるように整備を進め、特定の放散虫化石種を短時間に多量に抽出できる体制を構築する。このシステムを利用して、海底コアDCR-1PCの放散虫データを量産する。
・深海掘削コアのアルケノン分析を進め、鮮新世以降の南大洋の水温変動を復元する。
・2018年度末に計画されている白鳳丸KH-19-1次航海を滞りなく実施し、新たな海底コアの採取、セジメントトラップ試料の回収、反射法地震探査プロファイルの取得を行い、このプロジェクトを次のステップへ押し上げるための一連の試料群を確保し、次年度以降の研究展開を図る。
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Research Products
(20 results)
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[Presentation] Neoglacial Antarctic sea-ice expansion driven by mid-Holocene retreat of the Ross ice shelf2017
Author(s)
Bendle J, Newton K, Mckay R, Crosta X, Etourneau J, Anya A, Seki O, Golledge N, Bertler N, Willmott V, Schouten S, Riesselman C, Masse M and Dunbar R
Organizer
AGU Fall meeting 2017
Int'l Joint Research
