氷河・氷床の暗色化のプロセスの解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26247078
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 竹内 望 千葉大学, 大学院理学研究科, 教授 (30353452)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大手 信人 京都大学, 情報学研究科, 教授 (10233199) ; 中野 孝教 早稲田大学, 理工学術院, 客員教授 (20155782) ; 山口 悟 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 観測・予測研究領域 雪氷防災研究センター, 主任研究員 (70425510) ; 瀬川 高弘 山梨大学, 総合研究部, 助教 (90425835)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 氷河 / 物質循環 / 微生物 / アルベド / 生態系 / グリーンランド / 天山山脈 / アラスカ

Outline of Annual Research Achievements

2016年7月から8月にかけて，パミール高原レーニン氷河の調査を行なった．レーニン氷河はキルギス共和国の7000m級の山が連なるパミールアライ山系に位置し，比較的大きな山岳氷河が発達している．レーニン氷河を含むパミール山域ではいままでほとんど氷河の暗色化に関わる研究は行われていない．そこでレーニン氷河消耗域の4000m付近の裸氷域で雪氷サンプルを採取し，表面不純物の定量，構成物の分析を行った．その結果，表面不純物量は平均380g/m2に達し，先行研究で明らかになっているアジア山岳域の天山山脈やヒマラヤ山脈に匹敵する量であることが明らかになった．不純物構成の分析の結果，鉱物粒子の他，有機物が乾燥重量で８％含まれていることがわかった．さらに氷河表面には，特徴的な赤い氷がパッチ上に分布しており，これは赤い色素をもった緑藻類によるものであることがわかった．パミール山域の気候は，アジアモンスーンよりも偏西風の影響が強いアジアの中でも特有の特徴をもつが，氷河は他のアジア地域同様に，鉱物粒子と微生物生産物による暗色化が強く進行していることが明らかになった．8月下旬には，経年継続調査を行っている中国天山山脈のウルムチの氷河で調査を行った．この氷河では，従来通り，不純物量，微生物量，クロロフィル量，溶存化学成分等の調査を行った．3月には，3回目になるクリオコナイトホールの形成実験を防災科学技術研究所の低温実験室で行った．今回は，従来用いていた市販の氷ではなく，南極の氷山氷を用いた結果，実験室の中ではクリオコナイトホールが20時間以上初めて維持された．今後，実験結果の解析を進め，クリオコナイトホールの発達崩壊にかかわる条件を明らかにする予定である．

Current Status of Research Progress

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

Reason

氷河の調査域について，計画当初はヒマラヤの氷河を予定していたが，2014年に起きた地震の影響などがあり予定通りの調査が難しいと判断し，今回はパミール山域の氷河の調査を行った．研究地域の変更となったが，今まで情報のなかったパミール山域の氷河不純物と暗色化の実態について明らかにすることができたことは，研究目的に沿った成果であるといえる．有機物，鉱物粒子，硝酸体窒素等の安定同位体比分析も，北極域とアジア域の氷河のサンプルで計画通り進んでおり，鉱物粒子や栄養塩の起源についての情報が得られつつある．クリオコナイトホール形成実験については今年度3回目の実験を実施し，従来の実験でホールがうまく形成しない問題を解決することができた．その結果，ホールの発達崩壊を評価するためのデータを得ることができた．

Strategy for Future Research Activity

最終年度となる平成29年度は，今までの分析で明らかなった不純物の起源や微生物プロセスを総括し，特に氷河暗色化の進行が顕著であるグリーンランド氷床で再度調査を行う．従来の調査によって，グリーンランド氷床の近年広がっている暗色域の原因となる不純物は，主に氷体内を起源とする鉱物粒子と大気由来の窒素を栄養塩とする微生物の繁殖によって形成されているクリオコナイトであることが明らかになった．この過程をより広範囲で確かめること，また各起源のフラックスを定量することを目的に，融解期に調査を行う．調査によって得られたサンプルの各定量分析，同位体分析を進め，各地域の暗色化の要因の定量的比較を行う．さらに今年度までに行ったクリオコナイトホールの形成実験のデータ解析をすすめ，氷河上のホールの発達と崩壊のモデルを作成し，近年の気候変動がホールの実態にどのように影響しているのかの評価を行う．以上の成果は，３月に行われれる雪氷圏と生物圏をテーマにした国際雪氷学会にて発表する．

Research Products

• [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Science(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: Chinese Academy of Science
• [Int'l Joint Research] Aberystwyth University(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: Aberystwyth University
• [Int'l Joint Research] University of Idaho/Alaska Pacific University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Idaho/Alaska Pacific University
• [Int'l Joint Research] Central Asian Inst. for Applied Geosci.(キルギス)
  • Country Name: KYRGYZSTAN
  • Counterpart Institution: Central Asian Inst. for Applied Geosci.
• [Journal Article] Surface mass balance on Glacier No. 31 in the Sunta Khayata Range, eastern Siberia, from 1951 to 2014 (2017)
  • Author(s): Zhang, Y., Enomoto, H., Ohata, T., Kadota, T., Shirakawa, T., Takeuchi, N
  • Journal Title: Journal of Mountain Science Volume: 14 Pages: 501-512
  • DOI: 10.1007/s11629-016-3967-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Firn Densification Process in the High Accumulation Dome of Southeastern Greenland (2017)
  • Author(s): Iizuka, Y., Miyamoto, A., Hori, A., Matoba, S., Furukawa, R., Saito, T., Fujita, S, Hirabayashi, M, Yamaguchi, S, Fujita, K, Takeuchi, N
  • Journal Title: Arctic Antarctic and Alpine Research Volume: 49 Pages: 13-27
  • DOI: 10.1657/AAAR0016-034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variations in Sr and Nd isotopic ratios of mineral particles in cryoconite in western Greenland (2016)
  • Author(s): Nagatsuka N, Takeuchi N, Uetake J, Shimada R, Onuma Y, Tanaka S and Nakano T
  • Journal Title: Frontier of Earth Science Volume: 4 Pages: -
  • DOI: 10.3389/feart.2016.00093
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Temporal changes in snow algal abundance on surface snow in Tohkamachi, Japan (2016)
  • Author(s): Onuma, Y., Takeuchi, N., Takeuchi, Y.
  • Journal Title: Bulletin of Glaciological Research Volume: 34 Pages: 21-31
  • DOI: 10.5331/bgr.16A02
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Meteorological and glaciological observations at Suntar-Khayata Glacier No. 31, east Siberia, from 2012-2014 (2016)
  • Author(s): Shirakawa, T., Kadota, T., Fedorov, A., Konstantinov, P., Suzuki, T., Yabuki, H., Nakazawa, F., Tanaka, S., Miyairi, M., Fujisawa, F., Takeuchi, N., Kusaka, R., Takahashi, S., Enomoto, H., Ohata, T.
  • Journal Title: Bulletin of Glaciological Research Volume: 34 Pages: 33-40
  • DOI: 10.5331/bgr.16R01
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Taxon interactions control the distributions of cryoconite bacteria colonizing a High Arctic ice cap (2016)
  • Author(s): Gokul, J. K., Hodson, A. J., Saetnan, E. R., Irvine-Fynn, T. D. L., Westall, P. J., Detheridge, A. P., Takeuchi, N., Bussell, J., Mur, L. A. J. and Edwards, A
  • Journal Title: Molecular Ecology Volume: 25 Pages: 3752-3767
  • DOI: 10.1111/mec.13715
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microbial community variation in cryoconite granules on Qaanaaq Glacier, NW Greenland (2016)
  • Author(s): Uetake, J., Tanaka, S., Segawa, T., Takeuchi, N., Nagatsuka, N., Motoyama, H., Aoki, T.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Ecology Volume: 92 Pages: fiw127
  • DOI: 10.1093/femsec/fiw127
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Abrupt and moderate climate changes in the mid-latitudes of Asia during the Holocene (2016)
  • Author(s): Aizen, E. M., Aizen, V.B., Takeuchi, N., Mayewski, P.A., Grigolm, B.R., Joswiak, R.D., Nikitin, S.A., Fujita, K., Nakawo, M., Zapf, A., and Scheikowski, M.
  • Journal Title: Journal of Glaciology Volume: 62 Pages: 411-439
  • DOI: 10.1017/jog.2016.34
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] グリーンランド氷床裸氷域および暗色域の衛星観測 (2016)
  • Author(s): 島田利元，竹内望，青木輝夫
  • Journal Title: 雪氷 Volume: 78 Pages: 391-399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 氷河・積雪上の微生物の生態 (2016)
  • Author(s): 瀬川高弘，竹内望
  • Journal Title: 日本微生物生態学会 Volume: 31 Pages: 57-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 地球温暖化とグリーンランド 北極圏氷河の融解 (2016)
  • Author(s): 竹内望
  • Journal Title: 善隣 Volume: 473 Pages: 11-19
  • Open Access
• [Presentation] 氷河生態系と氷河の暗色化 －アジアと北極の氷河の生態系比較－ (2016)
  • Author(s): 竹内望，田中聡太，大手信人，植竹淳，永塚尚子，瀬川高弘
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 北極圏グリーンランドカナック氷河の積雪観測に基づいた雪氷藻類繁殖のモデル化 (2016)
  • Author(s): 大沼友貴彦，竹内望，田中聡太，永塚尚子，庭野匡思，青木輝夫
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 北極圏とアジア地域における雪氷藻類の種構成と色素の多様性 (2016)
  • Author(s): 中島智美，竹内望，植竹淳，田邊優貴子，辻雅晴，宮内謙史郎，岡本智夏
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 中央アジア天山山脈における氷河融解水の化学的特徴 (2016)
  • Author(s): 堀燿一朗，竹内望，Li Zhongqin
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 北極圏グリーンランドカナック氷河における積雪微生物を取り入れたアルベド物理モデルの開発 (2016)
  • Author(s): 大沼友貴彦，竹内望，田中聡太，永塚尚子，庭野匡思，青木輝夫
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 山形県月山の融雪期における彩雪の出現過程とその要因 (2016)
  • Author(s): 渡辺茜，竹内望，堀燿一朗，青﨑裕有，石渡晃起，塩向雅斗
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] 雪氷防災実験棟におけるクリオコナイトホールの作成実験 その２ (2016)
  • Author(s): 竹内望，榊龍太郎，岡本智夏，山口悟，伊藤陽一，望月重人
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] GCOM-C/SGLIを用いた近年のグリーンランド氷床裸氷域および暗色域の季節変化監視計画 (2016)
  • Author(s): 島田利元，堀雅裕，竹内望，青木輝夫
  • Organizer: 雪氷研究大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-20 – 2016-10-01
• [Presentation] Distinctive Nitrogen Cycles between Asian and Polar Glaciers (2016)
  • Author(s): Takeuchi, N., N. OTE, T. SEGAWA, J. UETAKE, N. NAGATSUKA, Z, LI
  • Organizer: Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Geographical Variations in Pigment Compositions of Snow Algae in Japan (2016)
  • Author(s): Nakashima, T., N. TAKEUCHI, J. UETAKE, Y. TANABE, M. TSUJI, K. MIY AUCHI, AND C. OKAMOTO
  • Organizer: Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Nitrogen Cycle in Cryoconites: Naturally Occurring Nitrification-Denitrification Granules on a Glacier (2016)
  • Author(s): T. SEGAWA, S. ISHII, Z. LI, N. TAKEUCHI
  • Organizer: Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グリーンランド北西部の氷河雪氷中の窒素の起源と表面微生物への影響 (2016)
  • Author(s): 竹内望，大手 信人，永塚 尚子，植竹 淳，田中 聡太，大沼 友貴彦
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-27
• [Presentation] 天山山脈グリゴレア氷帽アイスコア中に観察された特異な炭酸塩鉱物層 (2016)
  • Author(s): 竹内望，藤田 耕史，Aizen Vladimir
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-27
• [Presentation] 中央アジア天山山脈における氷河融解水の化学的特徴 (2016)
  • Author(s): 掘燿一朗，竹内望，Li Zhongqin
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-27
• [Presentation] テンシャン山脈グレゴリア氷河コアに含まれるシアノバクテリアの遺伝子解析と地理的分布 (2016)
  • Author(s): 瀬川高弘，米澤隆弘，竹内望
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-27
• [Presentation] 日本の山岳域に現れる緑雪と赤雪の生息環境 (2016)
  • Author(s): 渡辺茜，竹内望，宮内謙史郎，中島智美
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-27
• [Book] みんなが知りたいシリーズ２，雪と氷の疑問６０ (2016)
  • Author(s): 竹内望ほか，日本雪氷学会編
  • Total Pages: 193（14-15）
  • Publisher: 成山堂書店
• [Book] 低温環境の科学辞典 (2016)
  • Author(s): 竹内望ほか，河村公隆他編
  • Total Pages: 411（41-44）
  • Publisher: 朝倉書店