2020 Fiscal Year Research-status Report

全球酸化還元収支モデルを用いた富酸素地球大気の持続期間の推定

Research Project

Project/Area Number	20K04066
Research Institution	Toho University
Principal Investigator	尾崎和海東邦大学, 理学部, 講師 (10644411)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	酸素 / メタン / 生物地球化学 / 大気 / バイオシグネチャー
Outline of Annual Research Achievements	地球大気組成の変遷史については，これまでに地質学的記録や地球化学的データに基づいて大局的なシナリオが得られてきた．しかしながら，地球大気の将来進化，特に酸素に富んだ大気の持続期間についてはよくわかっていない．本研究計画は，大気中の酸素，二酸化炭素およびメタンの濃度を規定する地球表層圏（大気―海洋―地殻）での主要生元素（C, N, P, O, S）循環を包括的に考慮した新規の数値モデルを構築し，統計手法と組み合わせることで，将来の地球大気進化とその背後にある物質循環を明らかにすることを目指すものである．これにより，地球大気の将来進化を物質循環に基づく理論的見地から総合的に理解する．数値モデルの開発作業は当初の予定以上に順調に進展した．構築した地球表層圏の生元素循環についての数値モデルを顕生代に適用し，シミュレーション結果を地質記録と比較することでモデルの検証を行った．その上で，統計手法（モンテカルロシミュレーション）を用いた将来の富酸素大気の持続期間とその背後にある物質循環について調べた．その結果，富酸素大気の持続期間を約10.8±1.4億年と見積もることに成功し，またその時間スケールの支配要因を明らかにすることができた．本研究成果は当該分野最高峰の国際学術誌に掲載されるに至っている．これらにより，当初の研究目的の主要部分が達成された．今後は，さらなるモデルの高度化を行うことで大気貧酸素化に伴う気候ダイナミクスについて調べる予定である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 数値モデルの開発作業は当初の予定以上に順調に進展し，統計手法を用いた将来の富酸素大気の持続期間とその背後にある物質循環を明らかにすることができた．これらの研究成果は国際学術誌に掲載されており，当初の研究目的の主要部分を達成することができた．以上のことから，当初の計画以上に進展しているものと判断する．
Strategy for Future Research Activity	当初の研究目的である富酸素地球大気の持続期間とその背後にある物質循環を明らかにする事ができたが，研究の遂行過程で新たな知見がいくつか得られている．たとえば，大気の貧酸素化に伴って炭化水素のもやが大気中に形成され，これが気候に大きく影響する可能性や，海底で生じる逆風化作用によって貧酸素化の鈍化が生じる可能性などである．これらの新たな知見についてさらなる定量的理解を得るため，数値モデルの高度化を行う予定である．
Causes of Carryover	次年度使用額が生じた理由：新型コロナ感染症拡大に伴う学会等のオンライン化により，当初予定していた出張旅費が使用されなかったため．使用計画：論文出版に関する費用（英文校閲やオープンアクセス権費）と消耗品の購入および学会参加費用として支出する．