2013 Fiscal Year Annual Research Report
北極域における積雪汚染及び雪氷微生物が急激な温暖化に及ぼす影響評価に関する研究
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23221004
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
青木 輝夫 気象庁気象研究所, 気候研究部, 室長 (30354492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本山 秀明 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (20210099)
竹内 望 千葉大学, 大学院理学研究科, 教授 (30353452)
的場 澄人 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (30391163)
堀 雅裕 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 地球観測研究センター, 主任研究員 (30509831)
八久保 晶弘 北見工業大学, 工学部, 准教授 (50312450)
山口 悟 独立行政法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究センター, 主任研究員 (70425510)
田中 泰宙 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (50435591)
岩田 幸良 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究所, 主任研究員 (70370591)
杉浦 幸之助 富山大学, 極東地域研究センター, 准教授 (80344307)
兒玉 裕二 国立極地研究所, 北極観測センター, 特任准教授 (70186708)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 地球温暖化 / 北極 / 積雪汚染 / 雪氷微生物 / 雪氷圏変動 / グリーンランド / 黒色炭素 / エアロゾル |
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| Research Abstract |
(1)グリーンランド地上観測：前年度自動気象観測装置を設置した北西グリーンランド氷床上で雪氷、気象観測を実施した。前年とは対照的に気温が低く、積雪表面の融解は観測されなかった。原因は北極域における大規模な大気循環に起因するものと考えられる。積雪中の黒色炭素（BC）濃度は先行研究の範囲で、アルベド低下に影響を与えるものではなかった。雪氷微生物に関する観測は夏季融解期に主にグリーンランド北西部で実施した。不純物中に含まれる鉱物成分の分析の結果、消耗域表面に堆積している鉱物粒子は、グリーンランド周辺部の裸地から供給されていることが分かった。
(2)国内地上観測：前年度同様、札幌、芽室、長岡の3地点における雪面上アルベド観測、積雪粒径、積雪不純物濃度観測を行った。積雪粒径を客観的に測定するための近赤外カメラ画像解析法とガス吸着法による測定装置を開発し、様々な積雪対して積雪粒子の変態過程を観測し、その温度依存性を系統的に示した。
(3)気候モデリング：1850年から現在に至るまでの気象研究所気候モデルMRI-CGCM3による歴史実験において、BCエーロゾル沈着変動を調査した結果、欧州・北米では20世紀前半に多く、後半は減少し､東アジアでは逆に増加傾向となっていた。
(4)氷床コア掘削：2014年のグリーンランド掘削に備え、掘削地点を北西グリーンランド内陸域のSIGMA-D（77.6°N, 59.1°W）と決定し、観測用機材の調達、掘削観測隊編成、観測機材輸送、観測許可申請等を行った。
(5)衛星リモートセンシング：2000-2013年のMODISデータを用いて、グリーンランド全域における積雪粒径、積雪不純物（BC相当）濃度を抽出し長期変動を解析した結果、2009-2012年の近年に積雪粒径の増加が顕著であった。涵養域における積雪不純物濃度は低く、衛星センサーの経年劣化の影響を強く受けていた。
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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
前年度グリーンランド氷床に設置した自動気象観測装置は順調に動いており、ほぼ全ての観測をおおむね予定通り実施した。その結果、グリーンランド氷床上で表面融解時に黒色炭素の濃縮プロセスが働くこと、消耗域表面に雪氷微生物の栄養源として堆積している鉱物粒子がグリーンランド周辺部の裸地から供給されたていたこと、積雪粒径を客観的に測定する装置を開発し、積雪変態過程の解明に寄与したことなどの科学的な成果を得た。一方、微生物モデル開発は2012年夏期に低温・多雪であったことから十分な観測データが得られずやや進捗が遅れているが、全体的にはおおむね予定通りに進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年5月にグリーンランド氷床上の標高2,100m地点で200m深の氷床コア掘削を実施する。この後、6月に2機の自動気象観測装置のメンテナンスと同時に雪氷・気象観測を実施する。さらに、同地域で8月上旬まで微生物観測を実施する計画である。また、国内の観測では積雪粒径を中心に測定技術の確立と観測による積雪変態過程、水分移動、土壌モデルの高度を実施する。過去の観測データと合わせて、積雪汚染、雪氷微生物、積雪粒径変化がアルベド低下に与える効果を定量化し、気候モデルによる感度実験、衛星リモートセンシングによるそれら物理量の時空間変動を明らかにする。
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[Journal Article] The GOddard SnoW Impurity Module (GOSWIM) for the NASA GEOS-5 Earth System Model: Preliminary comparisons with observations in Sapporo, Japan2014
Author(s)
Yasunari, T. J., K.-M. Lau, S. P. P. Mahanama, P. R. Colarco, A. M. da Silva, T. Aoki, K. Aoki, N. Murao, S. Yamagata, and Y. Kodama
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Journal Title
SOLA
Volume: 10
Pages: 50-56
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Light-absorbing snow impurity 1 concentrations measured on Northwest Greenland ice sheet in 2011 and 20122014
Author(s)
Aoki, T., S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, M. Niwano, K. Kuchiki, K. Adachi, J. Uetake, H. Motoyama, and M. Hori
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Journal Title
Bulletin Glaciological Research
Volume: 32
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effects of temperature and grain type on time variation of snow specific surface area2014
Author(s)
Hachikubo, A., S. Yamaguchi, H. Arakawa, T. Tanikawa, M. Hori, K. Sugiura, S. Matoba, M. Niwano, K. Kuchiki, and T. Aoki
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Journal Title
Bulletin Glaciological Research
Volume: 32
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] DNA analysis for section identification of individual Pinus pollen grains from Belukha glacier, Altai Mountains2013
Author(s)
Nakazawa, F., Uetake, J., Suyama, Y., Kaneko, R., Takeuchi, N., Fujita, K., Motoyama, H., Imura, S., and Kanda, H.
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Journal Title
Environmental Research Letters
Volume: 8
Pages: 014032
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 2011-2013年夏期グリーンランド氷床上における積雪不純物の表面濃縮過程2014
Author(s)
青木輝夫, 的場澄人, 山口悟, 谷川朋範, 庭野匡思, 朽木勝幸, 足立光司, 對馬あかね, 植竹淳, 本山秀明, 堀雅裕
Organizer
第4回SIGMAワークショップin十日町
Place of Presentation
十日町
Year and Date
20140318-20140320
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[Presentation] Seasonal and annual variations of satellite-derived snow parameters in Greenland2014
Author(s)
Aoki , Te., K. Kuchiki, T. Tanikawa, M. Hori., M. Niwano, R. Shimada, Knut Stamnes, Wei Li, Hiroki Motoyoshi, and A. Kokhanovsky
Organizer
GCOM/EarthCARE/PMM Joint PI Workshop
Place of Presentation
Tokyo, Japan
Year and Date
20140114-20140117
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[Presentation] 北西グリーンランドSIGMA-A, -Bサイトで2012-2013年に観測された気象要素の変化2013
Author(s)
青木輝夫, 的場澄人, 谷川朋範, 庭野匡思, 對馬あかね, 山崎哲秀, 山口悟, 朽木勝幸, 堀雅裕, 本山秀明, Jason Box
Organizer
第4回極域科学シンポジウム
Place of Presentation
国立極地研究所 立川
Year and Date
20131113-20131116
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[Presentation] Investigation of adsorbent for a measurement of snow specific surface area by the gas-adsorption method2013
Author(s)
Hachikubo, A., S. Yamaguchi, H. Arakawa, T. Tanikawa, M. Hori, K. Sugiura, M. Niwano, K. Kuchiki, and T. Aoki
Organizer
International Snow Science Workshop
Place of Presentation
Grenoble, France
Year and Date
20131007-20131011
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[Presentation] Effects of snow grain size and snow impurity concentrations on albedo variation at SIGMA-A on Greenland ice sheet2013
Author(s)
Aoki, T., S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, M. Niwano, T. Yamasaki, K. Kuchiki, H. Motoyama, and M. Hori.
Organizer
Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly DACA-13
Place of Presentation
Davos, Switzerland
Year and Date
20130708-20130712
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[Presentation] Comparison of snow physical parameters retrieved from MODIS with in-situ measurements on northwestern Greenland ice sheet2013
Author(s)
Kuchiki, K., T. Aoki, H. Motoyoshi, S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, M. Niwano, R. Shimada, and T. Yamasaki
Organizer
Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly DACA-13
Place of Presentation
Davos, Switzerland
Year and Date
20130708-20130712
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[Presentation] Accuracy of simulated snow grain size and shortwave albedo by a 1-D physical snowpack model SMAP: Model validation at Sapporo, Japan and Greenland2013
Author(s)
Niwano, M., T. Aoki, S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, H. Motoyama, K. Kuchiki, M. Hosaka, and Y. Kodama
Organizer
Snow Grain Size Workshop - Measurements and Applications
Place of Presentation
Grenoble, France
Year and Date
20130402-20130405
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[Presentation] Measurement of snow specific surface area by the BET theory - investigation of suitable adsorbent for field use -2013
Author(s)
Hachikubo, A., H. Arakawa, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, M. Hori, K. Sugiura, M. Niwano, M. Niwano, K. Kuchiki, and T. Aoki.
Organizer
Snow Grain Size Workshop - Measurements and Applications -
Place of Presentation
Grenoble, France
Year and Date
20130402-20130405
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