2017 Fiscal Year Annual Research Report
酸素同位体観測による南極沿岸海洋への氷床融解水流入の直接評価
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17H01615
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
青木 茂 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (80281583)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 岳史 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (40451413)
松村 義正 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (70631399)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境変動 / 酸素安定同位体比 / 南極海 / 氷床融解 / 海氷生産 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南極氷床の流出が、地球の海水位上昇の加速に寄与し、南極底層水形成過程を通して海洋深層循環にも影響を及ぼすことが懸念されている。しかし、近年指摘される東南極氷床の流出・融解と海洋との関わりについては未だ十分な現場観測がなされず、また氷床を取り巻く南極海での融解水増加については直接評価がなされていない。融解水の特定に不可欠な特殊トレーサー観測も不足している。本研究では南極沿岸主要域を網羅する世界初の国際観測ネットワークを構築し、融解水の定量化に最適な酸素安定同位体比（δ18O ）を含む現場海洋観測を実施する。淡水起源の周極的な分布を捉え、同時に時間変化を求めることで、氷床融解水の沿岸海洋への影響の直接評価を目的とする。
ドイツ・韓国といった諸外国との国際的な共同研究により、ウェッデル海やアムンゼン海における観測試料の取得に成功し、周極的にみて重要な海域の多くにおいて試料を取得することができた。国内他機関との連携も進んでいる。これにより、国際的なδ18O観測ネットワークの構築が実現しつつある。また諸外国によって過去に取得されたデータセットの整備も進めている。これらの比較により一部の地域では、20～40年間の時間的なδ18Oの変化の情報が得られつつある。
また塩分の時系列データから、淡水量変化の解析を実施し、海氷生産も含めた淡水量増加の実態把握を進めている。これらにより氷床融解の加速が海水位上昇や深層循環変動に及ぼす影響の実態把握に貢献することを目指す。
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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
本研究の骨格は、南極沿岸主要域を網羅する国際観測ネットワークを構築し、現場海洋観測に基づく酸素安定同位体比δ18O の評価を拡充することにある。
昨年度は、国際共同研究により過去に取得した海水試料の集積と分析を進めた。2015年に、韓国との共同により得られたアムンゼン海の試料、ドイツとの共同により得られたウェッデル海の試料の分析を開始し、各海域での主要な測点におけるδ18Oの値を導出した。同時に、過去に他機関で実施された観測資料の整理、品質管理を実施した。これらの比較により一部の地域では、20～40年間の時間的なδ18Oの変化が得られる。
本研究の中心として、3つの国際的な観測計画に参画し、海水試料の取得を推進した。第59次日本南極地域観測に参画し、砕氷船しらせにより、東南極リュツオホルム湾域およびこれまであまり採水試料のないトッテン氷河前面において、海水試料の取得に成功した。また、ウェッデル海においてドイツPolarstern による試料を取得した。西南極のアムンゼン海においても、韓国Araonにより試料を取得した。これらにより、周極的にみて重要な海域の多くにおいて試料採取することができた。
一方で、氷床融解水の拡がりとその時間的な変動に関する可能性を調べるために、底層からの淡水流出パスについて、過去の塩分データの比較が可能な海域の精査を行った。ウェッデル-エンダービー海盆の東端において、淡水量変化の解析を実施した。この海域における底層水の変化の要因となりうる海氷生産量について、人工衛星から時系列データを作成し時間的な傾向を調べたところ生産量の減少がみられ、得られた塩分変化との整合性が分かった。また、数値実験による解釈を目指した基礎的な研究として、海洋に淡水の供給した際の融解水の挙動を調べるための基礎的な数値モデルの構築を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度も海外と共同で得られる観測機会を利用して、採水試料の収集と分析を推進する。前年度に実施したドイツPolarstern による採水試料、西南極のアムンゼン海で韓国のAraonで取得した海水サンプルをもちかえり、分析をすすめてデータセットの整備拡充につなげる。これにより、我々の現在のデータセットの周極的なデータ分布を充実させる。
日本南極地域観測第60次行動に従い、東南極リュツオホルム湾域における海氷および氷河エンドメンバーのδ18O 試料取得をめざす。同時に遠隔操作型水中ロボット(ROV)を用いた氷河底面での採水手法の模索を行う。前年度運用に成功したROVについて、位置決定機能を導入をはかり、採水地点を探索する手法の改善を検討する。本年度後半に、開洋丸による、オーストラリア-南極海盆を網羅するグリッド観測に参加する。この観測は、約20年前に実施した観測をほぼ忠実に際観測するものであり、塩分観測により淡水量分布の変化が推定できる。さらに、ドイツPolarstern により再度ウェッデル海でのサンプル取得を実施する。
これまでに整備したデータセットから、ここ20 年程度の塩分およびδ18O の時間変化を把握し、氷床融解の進行と陸棚水の特性変化の解析をすすめる。塩分変化を推定する上で、海氷の生成量の経年変化の推定が重要である。人工衛星による海氷厚推定アルゴリズムを改良することで、環南極における海氷生成量の時系列データを整備する。数値モデルの整備に関しては、非静力学海洋モデルをベースとした領域海洋-氷床モデルの拡張に着手し、前年度おこなった流出淡水の挙動に関する実験を広域において実施する準備を行う。モデルに対して複数の氷河から複数のトレーサーが入力できるような拡張を実装する。さらにこれを結合大循環モデルと接続するための改良を開始する。
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