グリーンランド氷床コアから解読する過去の急激な気候変動と陸海域環境への影響

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H04140
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 東 久美子 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80202620)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平林 幹啓 国立極地研究所, 研究教育系, 特任助手 (20399356) ; 中澤 文男 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80432178) ; 永塚 尚子 国立極地研究所, 研究教育系, 研究員 (30733208) ; 近藤 豊 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 特任教授 (20110752)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: グリーンランド / 氷床コア / 急激な気候変動

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではグリーンランド氷床コアから見いだされた急激な気候変動を詳細に解析することで、過去に地球システムが臨界点を超えた際の温暖化の速度、温暖化と連動した陸域・海洋・大気の変化、陸域・海洋・大気の変化の速度、さらに気候が安定していた時代との違いを解明することを目的として研究を進めている。2018年度は以下の研究を実施した。
・グリーンランドのEGRIP地点で国際共同研究によって実施している氷床コアの掘削と現場解析に参加するため、EGRIP地点に研究者を派遣した。深さ1700ｍまでの掘削と現場解析を実施した。
・本研究ではEGRIP地点で掘削した氷床コア（EGRIPコア）について、スイスのベルン大学において国際共同研究による連続融解分析（CFA分析）を実施する。2018年度は1月から3月末にかけて同氷床コアの深さ900ｍまでの融解分析を実施した。日本からブラックカーボン分析装置（SP2)を持ち込んでベルン大学のCFA装置に接続し、ブラックカーボンの高時間分解能データを取得した。また、CFA装置を用いて融解したサンプルの一部を、CFA装置に接続したフラクション・コレクターによって自動採取し、採取したサンプルを国内に持ち帰った。フラクションコレクターで採取したサンプルのIC-MS分析を実施するため、分析に先立ち、EGRIPコアの分析条件の最適化を行った。また、グリーンランドNEEM地点で掘削されたコア（NEEMコア）を分析するため、NEEMコアの分析条件を検討した。
・固体微粒子分析装置を導入し、装置の立ち上げを行った。さらに、走査型電子顕微鏡を用いて鉱物ダスト粒子の成分分析を実施するため、分析法の検討を行った。
・ブラックカーボンの発生源と輸送に関する解析に着手した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

スイスのベルン大学で実施したEGRIPコアの国際共同連続融解分析（CFA分析）では、2018年度はブリットル・ゾーンと呼ばれる、氷床コアがもろく割れやすくなる深度帯の分析を開始した。従来のグリーンランド氷床コアでは、ブリットル・ゾーンの氷床コアはクラックや割れが多数入っていたため、化学分析が殆ど実施できず、データが空白となる時代が数千年間にも及んでいた。しかし、EGRIP地点に冷凍機を持ち込んで掘削直後の氷床コアを低温に保ったことや、コアの現場処理ラインにおける数十ミクロン程度の小さな段差をなくす工夫をしたことで、割れの少ない氷床コアを取得することができた。コアのクラックのために融解分析できない深度がところどころあったものの、ブリットル・ゾーンにおいても概ねデータを取得することができた。完新世におけるCFAによる高時間分解能の化学分析データが得られるのは、EGRIPコアがグリーンランド初となる予定である。
ベルン大学におけるブラックカーボン分析の初期的結果を見ると、ブラックカーボン濃度に明瞭な季節変化が見られた。このことから、EGRIPコアの高精度年代決定を行うことができる見通しがついた。また、ブラックカーボンの分析データを高時間分解能で解析できる見通しがついた。

Strategy for Future Research Activity

・2018年度に引きつづき、グリーンランドのEGRIP地点で国際共同研究によって実施している氷床コアの掘削と現場解析に参加する予定である。また、ベルン大学で実施するEGRIPコアの国際共同CFA分析に参加する。日本からは引きつづき、ブラックカーボン分析装置（SP2)を持ち込んで、ブラックカーボンの高時間分解能データを取得する。CFA装置を用いて融解したサンプルの一部を、CFA装置に接続したフラクション・コレクターによって自動採取する。
・2018年度にフラクション・コレクターで採取したサンプルを、2018年度に検討した最適分析条件の下で、イオンクロマトグラフ（IC）によりイオン分析を、IC-MS(質量分析計)によりハロゲン分析を実施する。また、2018年度にSP2により取得した高時間分解能のブラックカーボンのデータを国内で解析する。
・2018度に導入した固体微粒子分析装置（Coulter Multisizer 4e）と従来のコールター式固体微粒子分析装置（Coulter Multisizer 4）の比較実験を行い、同じ粒径範囲で整合性のある分析結果が得られるか確認するとともに、新規装置でしか測定できない小粒径の粒子の分析精度を検証する。また、走査型電子顕微鏡を用いてグリーンランド・コアに含まれている鉱物ダスト粒子の成分分析を開始する。更にエアロゾルの発生源と輸送に関する解析を継続する。
・近年の温暖化に伴う環境変化を調べるため、国立極地研究所においてEGRIPの浅層コアのCFA分析を実施する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] コペンハーゲン大学/デンマーク工科大学(デンマーク)
  • Country Name: DENMARK
  • Counterpart Institution: コペンハーゲン大学/デンマーク工科大学
• [Int'l Joint Research] アルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所/チュービンゲン大学(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: アルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所/チュービンゲン大学
• [Int'l Joint Research] ユトレヒト大学(オランダ)
  • Country Name: NETHERLANDS
  • Counterpart Institution: ユトレヒト大学
• [Int'l Joint Research] ベルン大学(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: ベルン大学
• [Int'l Joint Research] ストックホルム大学(スウェーデン)
  • Country Name: SWEDEN
  • Counterpart Institution: ストックホルム大学
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 6
• [Journal Article] Glacially sourced dust as a potentially significant source of ice nucleating particles (2019)
  • Author(s): Tobo Yutaka、Adachi Kouji、DeMott Paul J.、Hill Thomas C. J.、Hamilton Douglas S.、Mahowald Natalie M.、Nagatsuka Naoko、Ohata Sho、Uetake Jun、Kondo Yutaka、Koike Makoto
  • Journal Title: Nature Geoscience Volume: 12 Pages: 253～258
  • DOI: 10.1038/s41561-019-0314-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Abrupt ice-age shifts in Southern westerlies and Antarctic climate forced from the north (2018)
  • Author(s): Buizert, C., Sigl, M., Severi, M., Markle, B. R., Wettstein, J. J., McConnell, J. R., Pedro, J., Sodemann, H., Goto-Azuma, K., Kawamura, K., Fujita, S., Motoyama, H., Hirabayashi, M., Uemura, R., Stenni, B., Parrenin, F., Feng, H., Fudge, T. J. and Steig, E. J.
  • Journal Title: Nature Volume: 563 Pages: 681-685
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0727-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Observations and modelling of algal growth on a snowpack in north-western Greenland (2018)
  • Author(s): Onuma, Y., Takeuchi, N., Tanaka, S., Nagatsuka, N., Niwano, M., and Aoki, T.
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 12 Pages: 2147-2158
  • DOI: 10.5194/tc-12-2147-2018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Greenland records of aerosol source and atmospheric lifetime changes from the Eemian to the Holocene (2018)
  • Author(s): Schupbach, S., Fischer, H., Bigler, M., Erhardt, T., Gfeller, G., Leuenberger, D., Mini, O., Mulvaney, R., Abram, N. J., Fleet, L., Frey, M. M., Thomas, E., Svensson, A., Dahl-Jensen, D., Kettner, E., Kjaer, H., Goto-Azuma, K., Kuramoto, T., Hirabayashi, M., Uetake, J. and others
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Pages: 1476
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03924-3.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Microstructure in EastGRIP (2018)
  • Author(s): Weikusat, I., Kerch, J., Jansen, D., Eichler, J., Homma, T., Kleitz, I., Shigeyama, W., Stoll, N., Azuma, N., Goto-Azuma, K., Faria, S., H., Kipfstuhl, S. and Dahl-Jensen, D.
  • Organizer: EGU General Assembly 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グリーンランドEGRIP計画における2016～2018年の日本の観測活動及び氷床コア解析 (2018)
  • Author(s): 東久美子, 川村賢二, 中澤文男, 平林幹啓, 永塚尚子, 繁山航, 尾形純, 福田かおり, 本間智之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 南北両極におけるアイスコア掘削プロジェクト (2018)
  • Author(s): 東久美子, 川村賢二, 藤田秀二, 中澤文男, 本山秀明
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 走査型電子顕微鏡を使ったグリーンランド氷床北西部SIGMA-Dアイスコア中の鉱物組成変動の解明 (2018)
  • Author(s): 永塚尚子, 東久美子, 本山秀明, 的場澄人, 藤田耕史, 山崎哲秀, 大沼友貴彦, 箕輪昌紘, 青木輝夫, 平林幹啓, Dallmayr Remi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] グリーンランド・EGRIPにおけるピット観測から明らかになった近年の年間堆積量と積雪中の化学成分とダスト濃度の季節変動 (2018)
  • Author(s): 中澤文男, 永塚尚子, 平林幹啓, 東久美子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] グリーンランド深層アイスコアに含まれる固体微粒子のその場観察 (2018)
  • Author(s): 繁山航, 永塚尚子, 本間智之, 高田守昌, 東久美子, Weikusat, I., Drury, M., Kuiper, E., Pennock, G., Mateiu, R., 東信彦，Dahl-Jensen, D.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 微細結晶粒氷のクリープ変形における結晶粒径と含有不純物の影響 (2018)
  • Author(s): 猿谷友孝, 中島甲葵, 高田守昌, 本間智之, 東信彦, 東久美子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] High-resolution analyses of black carbon and dust in a Greenland ice core (2018)
  • Author(s): Goto-Azuma, K., Y. Ogawa-Tsukagawa, Y. Kondo, R. Dallmay, M. Hirabayashi, J. Ogata, K. Kitamura, H. Motoyama, S. Matoba, M. Kadota, T. Aoki, N. Moteki, S. Ohata, T. Mori, M. Koike, Y. Komuro, A. Tsushima, N. Nagatsuka and K. Fujita
  • Organizer: Polar 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ICP質量分析計を接続した連続融解分析装置による雪氷コアの分析 (2018)
  • Author(s): 平林幹啓, 尾形純, 東久美子, 鹿籠 康行
  • Organizer: 日本分析化学会第67年会
• [Presentation] Microstructure in the EastGRIP ice core, Greenland (2018)
  • Author(s): Weikusat, I., J. Kerch, D. Jansen, J. Eichler, T. Homma, I. Kleitz, W. Shigeyama, N. Stoll, N. Azuma, K. Goto-Azuma, S. H. Faria, S. Kipfstuhl and D. Dahl-Jensen
  • Organizer: JAGFOS 2018 Science Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グリーンランド北西部のアイスコアを用いたブラックカーボンの高時間分解能解析 (2018)
  • Author(s): 東久美子，塚川佳美，近藤豊，ダルマイヤー・レミ，平林幹啓，尾形純，北村亨太郎，川村賢二，本山秀明，的場澄人，門田萌，青木輝夫，茂木信宏，大畑祥，森樹大，小池真，小室悠紀，對馬あかね，永塚尚子，藤田耕史
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] ICP 質量分析計を接続した連続融解分析装置による多元素同時定量 (2018)
  • Author(s): 平林幹啓，尾形純，東久美子，鹿籠康行
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] グリーンランド氷床北西部SIGMA-D アイスコア中の過去100 年間の鉱物組成変動の解明 (2018)
  • Author(s): 永塚尚子，東久美子，對馬あかね，本山秀明，的場澄人，藤田耕史，山崎哲秀，大沼友貴彦，箕輪昌紘，青木輝夫，平林幹啓
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] 多結晶氷の力学特性・組織変化における結晶粒径の影響 (2018)
  • Author(s): 猿谷友孝, 高田守昌, 本間智之, 東信彦, 東久美子
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] グリーンランド南東ドームコア中の金属成分解析によるエアロゾル循環推定 (2018)
  • Author(s): 佐々木千晶, 鈴木利孝, 平林幹啓, 的場澄人, 飯塚芳徳
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] 期のグリーンランド氷床コアにおける固体微粒子のその場観察 (2018)
  • Author(s): 繁山航，永塚尚子，本間智之，高田守昌，東久美子，Mateiu, R. V.，東信彦，Dahl-Jensen, D
  • Organizer: 雪氷研究大会2018
• [Presentation] Physical properties of NEGIS ice - The upper 1650m in EGRIP (2018)
  • Author(s): Weikusat, I., N. Stoll, J. Kerch, I. Kleitz, J. Eichler, W. Shigeyama, T. Homma, D. Jansen, M. Bayer-Giraldi, E. Kuiper, J. Westhoff, S. Saruya, K. Goto-Azuma, N. Azuma, S. H. Faria, S. Kipfstuhl and D. Dahl-Jensen
  • Organizer: NEGIS Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Concentrations and size distribution of black carbon in Northwest Greenland during the past 350 years reconstructed from an ice core (2018)
  • Author(s): Goto-Azuma, K., Y. Ogawa-Tsukagawa, Y. Kondo, R. Dallmayr, M. Hirabayashi, J. Ogata, K. Kitamura, K. Kawamura, H. Motoyama, S. Matoba, T. Aoki, N. Moteki, S. Ohata, T. Mori, M. Koike, Y. Komuro, A. Tsushima, N. Nagatsuka, W. Shigeyama and K. Fujita
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Culture of ancient fungi resting in the polar ice cores and future prospects of this research (2018)
  • Author(s): Nakazawa, F., M. Tsuji and S. Imura
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Particle alignments observed in a Greenland ice core, retrieved by North Eemian Ice Drilling (NEEM) (2018)
  • Author(s): Shigeyama, W., T. Homma, M. Takata, K. Goto-Azuma, N. Azuma, and D. Dahl-Jensen
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Physical properties of NEGIS ice - The upper 1650m in EGRIP (2018)
  • Author(s): Weikusat, I., N. Stoll, J. Kerch, I. Kleitz, J. Eichler, W. Shigeyama, T. Homma, D. Jansen, M. Bayer-Giraldi, E. Kuiper, J. Westhoff, T. Saruya, K. Goto-Azuma, N. Azuma, S. H. Faria, S. Kipfstuhl and D. Dahl-Jensen
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of origins and biogeochemical process of cryoconite on glaciers using Sr and Nd stable isotope ratios (2018)
  • Author(s): Nagatsuka, N., N. Takeuchi, K. ?C. Shin, and T. Nakano
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Variations in mineralogy of dust in an ice core obtained from Northwestern Greenland during the past 100 years (2018)
  • Author(s): Nagatsuka, N., K. Goto-Azuma, A. Tsusima, H. Motoyama, S. Matoba, K. Fujita, T. Yamasaki, Y. Onuma, M. Minowa and T. Aoki
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In-situ observations of solid particulate impurities in glacial ice retrieved at NEEM, Greenland (2018)
  • Author(s): Shigeyama, W., N. Nagatsuka, T. Homma, M. Takata, K. Goto-Azuma, R. V. Mateiu, N. Azuma and D. Dahl-Jensen
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research