氷の物性と氷床変動研究

• 研究課題/領域番号: 10204201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本堂 武夫 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60109494)
• 研究分担者: 深澤 倫子 日本学術振興会, 特別研究員 ; 堀 彰 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (60280856) ; 成田 英器 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (20001662) ; 藤田 秀二 北海道大学, 工学研究科, 助手 (30250476) ; 前 晋爾 北海道大学, 工学研究科, 教授 (80022672) ; 東 信彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70182996)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 64,300千円 (直接経費: 64,300千円); 2000年度: 7,300千円 (直接経費: 7,300千円); 1999年度: 34,000千円 (直接経費: 34,000千円); 1998年度: 23,000千円 (直接経費: 23,000千円)
• キーワード: 氷床コア / 古気候 / 古環境 / クラスレート・ハイドレート / レーダーエコーサウンディング / 気候・環境変動 / 層位解析 / 電気伝導度プロファイル / 中性子散乱 / X線回析 / 分布

研究概要

本計画研究では、(1)氷床における物理過程を微視的なレベルで解明し、系統的・理論的に記述すること、(2)物理過程が気候・環境変動シグナルに及ぼす影響を明らかにすることおよび物理解析データから新たな気候・環境変動シグナルを抽出すること、(3)南極氷床の変動史を再現すること、の3点を目的として研究を進めてきた。
(1)に関しては、クラスレート・ハイドレートの生成過程とそれに伴う大気組成気体の分別過程を解明したこと、ドーム位置に特有な氷結晶組織の発達過程を解明したこと、氷床の電気的性質を明らかにしこれを新たなレーダー・エコー・サウンディング法の開発に発展させたこと、および長時間のエージングで現れる新たな氷の構造が見つかったこと、などの成果を上げた。(2)に関しては、大気組成復元に及ぼす気体分子の拡散の影響を明らかにしたこと、気泡やクラスレート・ハイドレートの分布から新たな堆積速度の推定法を見出したこと、新たに開発した交流電気伝導度プロファイル法で大気環境の変動を検出し得ることを明らかにしたこと、氷床内部の反射層の原因を特定する2波長探査レーダーの開発を行なったこと、などの成果を得た。(3)に関しては、南極氷床の三次元流動シミュレーションを行ない、気候変動とリンクした氷床変動を明らかにしたこと、およびドーム位置における流動を精密に再現するために、転位クリープと拡散クリープの両方を考慮した流動モデルの開発を行なったこと、などの成果を得た。

研究成果

• [文献書誌] S.Takeya et al.: "Lattice Constants and Thermal Expansion Coefficient of Air Clathrate Hydrate in Deep Ice Cores from Vostok, Antarctica"J.Phys.Chem.B. 104-4. 668-670 (2000)
• [文献書誌] T.Hondoh: "Nature and behavior of dislocations in ice, Physics of Ice Core Records, Edited by T.Hondoh"Hokkaido University Press. 3-24 (2000)
• [文献書誌] N.Azuma et al.: "Crystallographic analysis of the Dome Fuji ice core, Physics of Ice Core Records, Edited by T.Hondoh"Hokkaido University Press. 456-61 (2000)
• [文献書誌] T.Ikeda et al.: "Diffusion of air molecules in polar ice sheets, Physics of Ice Core Records, Edited by T.Hondoh"Hokkaido University Press. 393-421 (2000)
• [文献書誌] T.Uchida et al.: "Laboratory studies on air-hydrate crystals, Physics of Ice Core Records, Edited by T.Hondoh,"Hokkaido University Press. 423-457 (2000)
• [文献書誌] 本堂武夫: "地球環境の歴史を南極の氷に探る―X線で何が見えるか―"日本放射線技術学会雑誌. 55・4. 329-334 (1999)
• [文献書誌] 藤井理行: "南極ドームふじ観測拠点における氷床深層コア掘削"別冊 南極資料. 43・1. 162-210 (1999)
• [文献書誌] 本堂武夫: "南極の氷が語る地球環境の歴史"アロマティックス. 51・5-6. 155-160 (1999)
• [文献書誌] Okitsugu WATANABE: "BASIC ANALYSES OF DOME FUJI DEEP ICE CORE PART 1 : STABLE OXYGEN AND HYDROGEN ISOTORP RATIONS, MAJOR CHEMICAL COMPOSITIONS AND DUST CONCENTRATION"Polar Meteorology and Glaciology. 13. 83-89 (1999)
• [文献書誌] Takeo HONDOH: "BASIC ANALYSES OF DOME FUJI DEEP ICE CORE PART 2 : PHYSICAL PROPERTIES"Polar Meteorology and Glaciology. 13. 90-98 (1999)
• [文献書誌] Satoshi Takeya and Hideki Nagaya: "Lattice Constants and Thermal Expansion Coefficient of Air Clathrate Hydrate in Deep Ice Cores from Vostok, Antarctica"The Journal of Physical Chemistry B. 104・4. 668-670 (2000)
• [文献書誌] Andrey N.Salamatin: "Post-nucleation converstion of an air bubble to clathrate air-hydrate crystal in ice" Journal of Crystal Growth. 193. 197-218 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Fukawaza: "Acid ions at triple junction if Antarctic ice observed by Raman scattering" Geophysical Research Letterrs. 25・15. 2845-2848 (1998)
• [文献書誌] Tomoko Ikeda: "Extreme fraction of gases caused by formation of clathrate hydrates in Vostok Antarctic ice" Geophysical Reserach Letters. 26・1. 91-94 (1999)