樹木年輪とアイスコアの統合解析によるアジア山岳域の標高別古気候復元

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01621
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 佐野 雅規 早稲田大学, 人間科学学術院, 講師(任期付) (60584901)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 耕史 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (80303593)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 気候復元 / 樹木年輪 / アイスコア / 酸素同位体比 / ヒマラヤ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、アジア（ヒマラヤ）の山岳域において樹木年輪とアイスコアを併用して、低標高から高度6000m付近に至る広高度帯で気候復元を行い、気候変動の高度依存性を解明することである。今年度は、ネパール東部のマカルーで新たに年輪サンプルを収集した。過去3年間のフィールドワークによって、ネパールヒマラヤの西部、中部、東部をカバーする計4地域から、標高1800-3900mの高度帯で年輪サンプルを取得するに至った。樹木の生育環境や樹種の特性によって、採取した年輪サンプルから過去に遡及できる期間が200-400年となっている。持ち帰ったサンプルは、各地域で4-5個体を対象とし、その年輪セルロースの酸素同位体比を個体別に1年単位でそれぞれ測定して時系列データを取得した。また昨年度に引き続き、共同研究の推進と分析技術の移転のため、ネパールの研究者を約3週間にわたって日本に招聘してデータの収集を進めた。一方、本年度は、もうひとつの分析対象であるアイスコアの掘削に集中的に取り組んだ。過去2年間の経験を踏まえ、十分に準備を整えたうえで、2019年10-11月にネパールヒマラヤのトランバウ氷河においてアイスコアを掘削した。その結果、当初の計画通り標高約6000m地点にて、81.2m長のアイスコアを採取することに成功した。2017年度と2018年度の試掘削で採取したアイスコアの解析結果から、今年度に採取した81.2mのアイスコアから、過去160年超に遡って気候・環境変動を復元できる見通しが得られた。また、アイスコアには全体の12.9%を占める層で多数のダストが存在した。深層部（70m以深）では中層部（40-50m深）に比べダスト層が多く存在し、その粒子径も中層部に比べて大きいことが確認できた。この結果は、時代により掘削地点へのダストの輸送量や輸送起源が変化している可能性を示唆している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

過去3年におよぶネパールでの年輪調査は順調に進み、当初の予定よりも多くの地域で年輪サンプルを採取することができた。年輪サンプルの酸素同位体比データの取得についても、既に2地域で測定が完了しており、残りのサンプルについても2020年度中に測定できるよう処理を進めている。アイスコアについても2019年度に実施した本掘削が成功し、長さ80m超の良質なサンプルを収集できた。初期分析の結果、アイスコアの平均密度は866kg/m3で、仮に830kg/m3を氷化密度とした場合、深さ約12m地点から氷化していること、アイスコア全体の約87.9%を氷で占めていることがわかった。

Strategy for Future Research Activity

樹木年輪については、残っているサンプルの酸素同位体比の測定を進め、標高別、地域別に気候を過去200-400年間にわたって復元して、気候変動の標高依存性や地域特性を明らかにする。アイスコアについては、水の安定同位体比や化学主成分、および鉛同位体比などの人為起源の大気汚物質を測定する。次いで、高度6000m地点における過去200年弱の降水量変動を含めた古環境変動の復元を行うとともに、人間活動と気候変動の関係についても考察する。また、最終目標として掲げた、気候変動の高度依存性を明らかにするため、高度6000mのアイスコアの記録と、異標高で採取された年輪試料の記録の比較解析を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Tribhuwan University(ネパール)
  • Country Name: NEPAL
  • Counterpart Institution: Tribhuwan University
• [Journal Article] Onset and maturation of Asian summer monsoon precipitation reconstructed from intra-annual tree-ring oxygen isotopes from the southeastern Tibetan Plateau (2020)
  • Author(s): Xu Chenxi、Zhu Haifeng、Wang S.-Y. Simon、Shi Feng、An Wenling、Li Zhen、Sano Masaki、Nakatsuka Takeshi、Guo Zhengtang
  • Journal Title: Quaternary Research Volume: - Pages: 1～9
  • DOI: 10.1017/qua.2020.28
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Climate variability over the past 100 years in Myanmar derived from tree-ring stable oxygen isotope variations in Teak (2020)
  • Author(s): Pumijumnong, N., Muangsong, C., Buajan, S., Sano, M., Nakatsuka, T.
  • Journal Title: Theoretical and Applied Climatology Volume: 139 Pages: 1401-1414
  • DOI: 10.1007/s00704-019-03036-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A 338-year tree-ring oxygen isotope record from Thai teak captures the variations in the Asian summer monsoon system (2020)
  • Author(s): Pumijumnong, N., Brauning, A., Sano, M., Nakatsuka, T., Muangsong, C., Buajan, S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Pages: 8966
  • DOI: 10.1038/s41598-020-66001-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Summer monsoon variability in the Himalaya over recent centuries (2020)
  • Author(s): Sano, M., Xu, C., Dimri, A.P. and Ramesh, R.
  • Journal Title: A.P. Dimri, B. Bookhagen, M. Stoffel and T. Yasunari (Eds.), Himalayan weather and climate and their impact on the environment. Springer International Publishing Volume: none Pages: 261-280
  • DOI: 10.1007/978-3-030-29684-1_14
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Increased variability of Thailand's Chao Phraya River peak season flow and its association with ENSO variability: Evidence from tree ring δ18O (2019)
  • Author(s): Xu, C., Buckley, B.M., Promchote, P., Wang, S.-Y.S., Pumijumnong, N., An, W., Sano, M., Nakatsuka, T., and Guo, Z.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 46 Pages: 4863-4872
  • DOI: 10.1029/2018GL081458
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Specific response of earlywood and latewood δ18O from the east and west of Mt. Qomolangma to the Indian summer monsoon (2019)
  • Author(s): An, W., Xu, C., Liu, X., Tan, N., Sano, M., Li, M., Shao, X., Nakatsuka, T., and Guo, Z.
  • Journal Title: Science of The Total Environment Volume: 689 Pages: 689
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.268
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oxygen isotope ratios of subalpine conifers in Jirisan National Park, Korea and their dendroclimatic potential (2019)
  • Author(s): Seo, J.-W., Sano, M., Jeong, H.-M., Lee, K.-H., Park, H.-C., Nakatsuka, T., and Shin, C.-S.
  • Journal Title: Dendrochronologia Volume: 57 Pages: 125626
  • DOI: 10.1016/j.dendro.2019.125626
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Contrasting thinning patterns between lake- and land-terminating glaciers in the Bhutanese Himalaya (2019)
  • Author(s): Tsutaki S, Fujita K, Nuimura T, Sakai A, Sugiyama S, Komori J, Tshering P
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 13 Pages: 2733-2750
  • DOI: 10.5194/tc-13-2733-2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Annual layer counting using pollen grains of the Grigoriev ice core from the Tien Shan Mountains, central Asia (2019)
  • Author(s): Takeuchi N, Sera S, Fujita K, Aizen VB, Kubota J
  • Journal Title: Arctic, Antarctic, and Alpine Research Volume: 51 Pages: 299-312
  • DOI: 10.1080/15230430.2019.1638202
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mass balance of Trambau Glacier, Rolwaling region, Nepal Himalaya: In situ observations, long-term reconstruction, and mass-balance sensitivity (2019)
  • Author(s): Sunako S, Fujita K, Sakai A, Kayastha RB
  • Journal Title: Journal of Glaciology Volume: 65 Pages: 605-616
  • DOI: 10.1017/jog.2019.37
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simulations of black carbon (BC) aerosol impact over Hindu Kush Himalayan sites: validation, sources, and implications on glacier runoff (2019)
  • Author(s): Santra S, Verma S, Fujita K, Chakraborty I, Boucher O, Takemura T, Burkhart JF, Matt F, Sharma M
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 19 Pages: 2441-2460
  • DOI: 10.5194/acp-19-2441-2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Viscoelastic modeling of nocturnal thermal fracturing in a Himalayan debris-covered glacier (2019)
  • Author(s): Podolskiy EA, Fujita K, Sunako S, Sato Y
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Earth Surface Volume: 124 Pages: 1485-1515
  • DOI: 10.1029/2018JF004848
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Assessment for paleoclimatic utility of biomass burning tracers in SE-Dome ice core, Greenland (2019)
  • Author(s): Parvin F, Seki O, Fujita K, Iizuka Y, Matoba S, Ando T, Sawada K
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 196 Pages: 86-94
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2018.10.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Influence of summer sublimation on δD, δ18O and δ17O in precipitation, East Antarctica, and implications for climate reconstruction from ice cores (2019)
  • Author(s): Pang HX, Hou SG, Landais A, Masson-Delmotte V, Jouzel J, Steen-Larsen HC, Risi C, Zhang WB, Wu SY, Li YS, An CL, Wang YT, Prie F, Minster B, Falourd S, Stenni B, Scarchilli C, Fujita K, Grigioni P
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 124 Pages: 7339-7358
  • DOI: 10.1029/2018JD030218
  • 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 Pages: 3247
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11128-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Future projection of global-scale glacier mass loss and sea level rise (2019)
  • Author(s): Fujita K, Sakai A
  • Organizer: International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mass balance of Trambau Glacier, Rolwaling region, Nepal Himalaya: In-situ observations, long-term reconstruction and mass-balance sensitivity (2019)
  • Author(s): Fujita K, Sunako S, Sakai A, Kayastha RB
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 16th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a tree-ring δ18O network for Japan, Taiwan and Korea as a tool to date wooden materials (2019)
  • Author(s): Sano, M., Hakozaki, M., Li, Z., Nakatsuka, T., Seo, J.-W., Chen, I.-C., Yasue, K., Kimura, K.
  • Organizer: The 6th International Asian Dendrochronological Conference. Lucknow
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 樹木年輪セルロースの酸素同位体比による立山の過去400年間の夏季モンスーン復元 (2019)
  • Author(s): 佐野雅規，森滉太，對馬あかね，李貞，安江恒，中塚武
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会