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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Quantification of the climate-productivity-population history in Japanese archipelago by refinement of oxygen isotope dendrochronology

Research Project

Project/Area Number 21H04980
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

中塚 武  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (60242880)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 若林 邦彦  同志社大学, 歴史資料館, 教授 (10411076)
藤尾 慎一郎  国立歴史民俗博物館, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (30190010)
中久保 辰夫  京都橘大学, 文学部, 准教授 (30609483)
箱崎 真隆  国立歴史民俗博物館, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (30634414)
庄 建治朗  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40283478)
松木 武彦  国立歴史民俗博物館, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (50238995)
坂本 稔  国立歴史民俗博物館, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (60270401)
木村 勝彦  福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (70292448)
小林 謙一  中央大学, 文学部, 教授 (80303296)
Project Period (FY) 2021-07-05 – 2026-03-31
Keywords年輪年代法 / 酸素同位体比 / セルロース / 日本列島 / 気候変動 / 農業生産量 / 人口 / シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、中世以前の日本列島を対象にして、気候・生産・人口の変動史を定量的に明らかにする研究手法を確立することである。そのために、酸素同位体比年輪年代法を土台にして、以下の2つの研究手法(1.遺跡出土木器の個別年輪年代データの集積による遺跡毎・地域毎の木器の年別出現数ヒストグラムの構築、2.高精度古気候復元データを使った生産量と人口の変動シミュレーション)の開発と成果の統合を通じて、「仮説提案・検証型」の新しい定量的な歴史の研究方法論を創出することを目指している。
本年度は、1)過去5千年間の年輪酸素同位体比のクロノロジーの構築と気候復元の高度化、2)小径木の年代決定のためのセルロース酸素同位体比の年層内変動のデータベースの構築、3)北部九州や近畿、東海の遺跡出土材の網羅的年代決定などに、主に取り組み、それぞれ、以下の成果を得た。
1)紀元前千年紀(弥生中期)から三千年紀(縄文中期)までの2千年以上に亘る年代決定のための酸素同位体比クロノロジーの構築と高精度化に新たに成功すると共に、日本と世界の古気候・古海洋データの比較から、日本の夏の気候の短・中・長期変動が「大陸の気温」と「海洋の水温」の2つの要素で統合的に説明できることを初めて解明した。2)近畿東海地域の弥生中期から古墳中期に至る数百年間を対象に、主に広葉樹のセルロース酸素同位体比の年層内変動のデータベースの拡充を行い、年代決定の可能性を広げた。3)放射性炭素のウィグルマッチング法も併用しながら、北部九州の弥生時代の遺跡出土材の年代を決定すると共に、ヒストグラム構築に適した東海地域の中世の膨大な遺跡出土材の収集を進めた。
得られた成果は、次年度以降の本研究の基盤になると同時に、国際誌や国内誌等において発表されており(印刷中・投稿中のものを含む)、各地の遺跡発掘調査報告書などにも反映されている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の核心は、酸素同位体比を用いて大量の遺跡出土木製品の網羅的な年代決定を行い、そのデータを積み上げたヒストグラムを作成して、気候変動に伴う農業生産量や災害発生頻度の変化が、人口などの人間活動の定量的変化にどのように影響するかを明らかにすることにある。研究の当初は、コロナ禍により遺跡出土材の収集が進まず、周辺的な技術開発(小径木の年代決定のための年層内クロノロジーの構築など)に注力していたが、その後、北部九州や近畿・東海地域で、大量の木製品が出土した遺跡からの資料提供を受ける機会に恵まれ、本来の研究目的に沿った成果が得られ始めている。
その中では、年代決定のための酸素同位体比クロノロジーのある中部日本から遠く離れた北部九州の出土材の年代を確実に決めるために、放射性炭素のウィグルマッチング法を援用しながら、現地での独自のクロノロジー構築を新たに目指す一方で、大量の針葉樹の出土木製品が新たに見つかった東海地域では、年輪幅と年輪酸素同位体比を組み合わせた迅速で正確な年代決定の体制構築が展望できるなど、新たな展開も生じてきている。
また、従来は乾湿(湿度)と暖寒(気温)の指標として、一括して評価してきた中部日本の年輪セルロース酸素同位体比のデータを、屋久島の年輪セルロース酸素同位体比や北半球の陸面の平均気温、さらに西太平洋の水温の古気候・古海洋データと比較・分析することで、日本の夏の気候が、「大陸の気温」と「海洋の水温」の両者の統合的な影響で決まっていることが解明でき、その知見は、日本の歴史上の各時代の気候の詳細な状況(例えば、同じ湿潤な時代でも、寒冷で湿潤なのか、温暖で湿潤なのか)について、その気象的背景と社会的影響までを含めた、総合的な理解が深まりつつある。こうした知見を総合することで、より正確な気候-生産-人口の変動のモデル化と実証ができると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、これまでの研究の蓄積と進展の上に立って、以下の研究に集中的に取り組む。
1)近畿・東海地域および北部九州地域の中世や古墳・弥生時代の遺跡から出土した大量の出土材の年代を、年輪幅と年輪酸素同位体比を組み合わせた迅速・正確な年代決定法を開発しながら網羅的に決定し、出土材の年別出現ヒストグラムを作成して、人間活動の変動の定量的な評価に向けて詳しく解析する。
2)現代から縄文中期までの約5000年間を一年単位でつなぐ、あらゆる周期の気候変動が反映された年輪セルロース酸素同位体比のクロノロジーを構築して公開する。それは、これまで弥生前期以降に限られてきた「気候変動の周期性の変化と人間活動の関係に関する考察」を、縄文時代まで広げることで、農耕社会と狩猟・採集社会の気候・環境変動に対する対応の違いを明らかにする上でも、重要な契機となりうる。
3)日本列島において年輪セルロース酸素同位体比のデータが示す気候変動の実相をより深く理解するために、そのデータと日本と世界における最新の高時間分解能の古気候・古海洋データや近現代の気象観測データとの比較分析を更に進め、年輪データから、気候、生産、人口までに至る因果関係のモデルを精緻化すると共に、モデルの空間的2次元化を進めて、1)で得られた出土木製品の年別出現ヒストグラムとの対比を進める。
4)上記の研究の日本全国での推進及び成果の活用のために、コロナ禍で停滞していた埋蔵文化財発掘調査員を対象にした酸素同位体比年輪年代法の技術移転のための講習会を、自治体や大学などの関係者に呼び掛けて再開する。
5)本研究の最終年度に向けて、研究の車の両輪である「モデルを使った変動シミュレーション」と「年代データのヒストグラムによる実証」の相互関係について、その照合の結果を踏まえた考察を進め、新たな研究方法論の構築につなげる。

  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] The modulation of Pacific Decadal Oscillation on ENSO-East Asian summer monsoon relationship over the past half-millennium2023

    • Author(s)
      Hau Nguyen-Xuan、Sano Masaki、Nakatsuka Takeshi、Chen Shin-Hao、Chen I-Ching
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 857 Pages: 159437~159437

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.159437

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Asian-Australian summer monsoons linkage to ENSO strengthened by global warming2023

    • Author(s)
      Xu Chenxi、Wang S.-Y. Simon、Borhara Krishna、Buckley Brendan、Tan Ning、Zhao Yaru、An Wenling、Sano Masaki、Nakatsuka Takeshi、Guo Zhengtang
    • Journal Title

      npj Climate and Atmospheric Science

      Volume: 6 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41612-023-00341-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A WIGGLE-MATCHED 297-YR TREE-RING OXYGEN ISOTOPE RECORD FROM THAILAND: INVESTIGATING THE <sup>14</sup>C OFFSET INDUCED BY AIR MASS TRANSPORT FROM THE INDIAN OCEAN2023

    • Author(s)
      Sano Masaki、Pumijumnong Nathsuda、Fujita Koji、Hakozaki Masataka、Miyake Fusa、Nakatsuka Takeshi
    • Journal Title

      Radiocarbon

      Volume: 65 Pages: 505~519

    • DOI

      10.1017/RDC.2023.14

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] TWO NEW MILLENNIUM-LONG TREE-RING OXYGEN ISOTOPE CHRONOLOGIES (2349?1009 BCE AND 1412?466 BCE) FROM JAPAN2023

    • Author(s)
      Sano Masaki、Kimura Katsuhiko、Miyake Fusa、Tokanai Fuyuki、Nakatsuka Takeshi
    • Journal Title

      Radiocarbon

      Volume: 65 Pages: 721~732

    • DOI

      10.1017/RDC.2023.29

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tree-rings stable isotope (δ18O and δ2H) based 368?years long term precipitation reconstruction of South Eastern Kashmir Himalaya2023

    • Author(s)
      Pandey Uttam、Nakatsuka Takeshi、Mehrotra Nivedita、Zhen Li、Kato Yoshikazu、Sano Masaki、Shah Santosh K.
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 892 Pages: 164640~164640

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2023.164640

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tree ring oxygen isotope dating of wood recovered from a canal in the ancient capital of Japan2022

    • Author(s)
      Sano Masaki、Li Zhen、Murakami Yumiko、Jinno Megumi、Ura Yoko、Kaneda Akihiro、Nakatsuka Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Archaeological Science: Reports

      Volume: 45 Pages: 103626~103626

    • DOI

      10.1016/j.jasrep.2022.103626

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interdecadal to Multidecadal Variability of East Asian Summer Monsoon Over the Past Half Millennium2022

    • Author(s)
      Shi Feng、Goosse Hugues、Li Jianping、Yin Qiuzhen、Ljungqvist Fredrik Charpentier、Lian Tao、Sun Cheng、Wang Lin、Wu Zhiwei、Li Juan、Zhao Sen、Xu Chenxi、Liu Wei、Liu Ting、Nakatsuka Takeshi、Guo Zhengtang
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      Volume: 127 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2022JD037260

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Different moisture regimes during the last 150?years inferred from a tree-ring δ18O network over the transitional zone of the Asian summer monsoon2022

    • Author(s)
      Fan Haowen、Gou Xiaohua、Nakatsuka Takeshi、Li Zhen、Fang Keyan、Su Jiajia、Gao Linlin、Liu Wenhuo
    • Journal Title

      Journal of Hydrology

      Volume: 613 Pages: 128484~128484

    • DOI

      10.1016/j.jhydrol.2022.128484

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 樹木年輪セルロースの酸素同位体比からみた古代日本の気候変動2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Journal Title

      国立歴史民俗博物館研究報告

      Volume: 232 Pages: 11~30

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 樹木年輪の水素・酸素同位体比の統合による長期気候変動の復元2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Journal Title

      月刊地球

      Volume: 44 Pages: 255~266

  • [Journal Article] 纒向遺跡の出土材年輪年代決定に向けて―酸素同位体比の年層内変動解析2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Journal Title

      纒向学研究

      Volume: 10 Pages: 309~316

  • [Journal Article] 温暖化が駆動する大気海洋相互作用-樹木とサンゴの年輪共同研究の重要性2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Journal Title

      月刊海洋

      Volume: 622 Pages: 441~451

  • [Journal Article] 樹木年輪酸素同位体比の周期性からみた「高地性集落」の背景2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Journal Title

      古代文化

      Volume: 74 Pages: 68~75

  • [Presentation] Vertical changes in cellulose oxygen and hydrogen isotope ratios along conifer trunks: Implications for physiological controls on tree-ring isotopes2023

    • Author(s)
      Takeshi NAKATSUKA, Minori Kato, Yoshikazu Kato, Zhen Li
    • Organizer
      European Geoscience Union 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 樹木年輪から見た年から十年単位の気候変動2023

    • Author(s)
      中塚 武
    • Organizer
      日本学術会議 公開シンポジウム「最終氷期以降の日本列島の気候・環境変動と人類の応答」
    • Invited
  • [Presentation] Multidecadal Climate Variability as a Key Factor to Activate Regime Shifts in Human Societies2023

    • Author(s)
      Takeshi NAKATSUKA
    • Organizer
      Hokkaido University Slavic-Eurasian Research Center 2023 Summer International Symposium "The Phase of Catastrophe: The Crisis of the 14th Century in Afro-Eurasian Contex”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 数十年周期の気候変動の比較史に向けて2023

    • Author(s)
      中塚 武
    • Organizer
      日本第四紀学会2023年大会
  • [Presentation] Development of Oxygen Isotopic (δ18O) Dendroarchaeology in Japan2022

    • Author(s)
      Takeshi NAKATSUKA, Zhen LI, Masaki SANO, Masataka HAKOZAKI, Katsuhiko KIMURA
    • Organizer
      The 7th Asian Dendrochronological Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 樹木年輪の酸素同位体比から見た古代律令制の起源-その歴史学的・気候学的意味-2022

    • Author(s)
      中塚 武
    • Organizer
      地球環境史学会・2022年年会
  • [Book] 天変地異と病-災害とどう向き合ったのか2024

    • Author(s)
      中塚 武(分担執筆)
    • Total Pages
      366
    • Publisher
      岩波書店
    • ISBN
      9784000286367
  • [Book] 古代の交通と神々の景観2023

    • Author(s)
      中塚 武(分担執筆)
    • Total Pages
      528
    • Publisher
      八木書店
    • ISBN
      9784840622639

URL: 

Published: 2024-12-25  

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