International research on permafrost thawing and its impact on terrestrial environments since the last glacial periods using lacustrine sediments records
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19KK0264
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
勝田 長貴 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (70377985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志知 幸治 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10353715)
中川 麻悠子 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20647664)
長谷川 精 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (80551605)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 湖沼堆積物 / 永久凍土 / モンゴル / 最終氷期 / 完新世 / モンゴル北西部 / 植生 / 水環境 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の地球温暖化は、中緯度～高緯度域の永久凍土融解とそれに伴う温室効果ガスの大気への拡散による正のフィードバックによって、更なる温暖化の加速を招くと共に、陸域環境（水、土壌）や生態系（植生、微生物）の改変を引き起こすことが指摘されているが、その実態は不明な点が多い。本国際共同研究では、モンゴル北西部と南西部の湖沼堆積物コアの分析を通じて、そこに記録されている最終氷期から完新世に至るシベリア永久凍土の動態や陸域環境の変動の歴史を復元し、永久凍土変動に伴う湖の水質・微生物と集水域の植生・土壌への影響を評価することを目的とする。これにより、現行の温暖化に対する将来予測に貢献することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、モンゴル北西部と南西部の湖沼で掘削した長尺堆積物コアの分析を実施し、最終氷期から完新世に至る永久凍土変動の復元と、それに伴う陸域の環境や生態系への影響を評価するための分析を進めた。モンゴル北西部・サンギンダライ湖湖底堆積物コア分析では、放射性炭素年代測定と花粉分析を系統的に実施し、最終氷期から完新世に至る植生帯がステップから森林ステップへ変遷してきたことを把握した。モンゴル南西部・オログ湖湖底堆積物コアでは、放射性炭素年代測定と共に、硫黄含有量と安定硫黄同位体比分析を実施し、最終氷期の急激な温暖期に対応する時期に硫黄濃集層と硫黄同位体比の正の異常が認められた。これらの層準では、流域からの有機物供給が増加したことから、永久凍土融解に伴って集水域の植生が回復したと推察することができる。また、本年度は、先に述べた堆積物中の安定硫黄同位体比と永久凍土の関連性を検証するために、当該地域周辺の過去約250年間の堆積物と水の分析を行った。その結果、湖底堆積物の最表層の硫黄同位体比は、湖水の硫酸イオンが硫酸還元によって同位体分別効果を受けた値であることが明らかとなった。さらに、湖水の硫酸イオンの硫黄同位体比はと流入河川に比べて数十‰の差があった。これは、地下水の寄与が極めて高いと同時に、その硫黄同位体比の正の異常は永久凍土の活動層における硫酸還元によるものと推察することができる。したがって、当該地域の堆積物の安定硫黄同位体比変動は、永久凍土変動に起因する可能性が明らかとなってきた。
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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
本年度は、既に採取済みのモンゴル湖沼堆積物長尺コアの分析を中心に行った。2019年度に掘削したモンゴル北西部・サンギンダライ湖堆積物コア（全長約13 m）については、放射性炭素年代測定から過去約3 万年の記録を有することを明らかにした。堆積物の分取作業が終了し、花粉分析、安定同位体組成、微生物相などの詳細分析を進めている。モンゴル南西部・オログ湖堆積物コア（全長約24 m）については、放射性炭素年代測定から過去3万年間の記録であること、最終氷期の急激な温暖期に永久凍土融解に伴う土壌侵食が生じたと考えられる硫黄安定同位体比の正の異常や高CN比が認められた。また、有機物の炭素窒素安定同位体比から、最終氷期から完新世を通じてC3植物が主体であるが、遷移期と完新世中期～後期ではC4植物の寄与の増加が認められた。
本年度では、モンゴル南西部・ブンツァーガン湖の表層短尺コアと水の分析を通じて、堆積物に記録される安定硫黄同位体比の正の異常と永久凍土融解の関連性の検証を行った。堆積物コアの年代は、210Pb-137Cs年代測定から、西暦1750から現在となる。分析結果から、堆積物最上部は、湖水のSO42--δ34Sに比べて約23 ‰の低下を示し、湖底堆積物中のバクテリアによる硫酸還元に起因することを確認できた。さらに、湖水のSO42--δ34Sは、流入河川に比べて約25 ‰高い値を示し、湖水のSO42--δ34Sの地下水からの寄与によって強く支配されている。よって、今回の結果から、堆積物δ34Sの変動は、永久凍土変動に起因していることが検証された、と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、新型コロナウイルス感染症の対策を鑑みて、既に採取済みの堆積物及び水試料を中心に研究を進める予定である。サンギンダライ湖とオログ湖の湖底堆積物コアについては、植物遺体の放射性炭素年代測定を実施して堆積年代モデルの精度の向上に繋げる。オログ湖の堆積物コアについては、重複掘削した2本のうち、未着手のコアの分析を開始する。このコアは、既に着手しているコアに比べて、堆積記録が約1.5倍長いことが含水率データの比較から明らかとなっている。このため、植物遺体と共に土壌TOCの放射性炭素年代測定を系統的に実施する予定である。これに加えて、引き続き、CNSコーダーによる硫黄・窒素・炭素含有量分析と、CN-IRMS及びS-IRMSによる3つの安定同位体比分析を実施し、永久凍土融解に伴う湖-集水域系の物質循環を評価する。硫黄濃集などの重要層準については、色素分析や遺伝子解析により湖内の生態系への影響を検討する。これと並行して、堆積物の花粉分析を約5 cm間隔で実施し、最終氷期から完新世に至る植生変遷を復元する。
また、前年度に実施した安定硫黄同位体比と永久凍土融解の関連性をモンゴルの他地域の湖沼でも成立するかを、ブンツァーガン湖と同様に堆積物及び水の試料を用いて検討する。また、湖底堆積物の表層部分の記録は、現在の気象観測データと比較することができる。このため、安定硫黄同位体比と共に、他の古気候指標（粒度、炭酸塩含有量等）の分析記録と合わせて解析を実施する。これにより、気象観測データとシームレスで繋がる代替指標を用いて、永久凍土融解と気候変動との関連性を解明できるように試みる。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
