中赤外レーザーを用いた革新的氷床内部連続分析システムの基礎研究

• 研究課題/領域番号: 15K13605
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 国立研究開発法人土木研究所 (2016); 国立極地研究所 (2015)
• 研究代表者: 櫻井 俊光 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員(移行) (00581810)
• 連携研究者: 本山 秀明 国立極地研究所, 気水圏研究グループ, 教授 (20210099) ; 藤田 雅之 レーザー技術総合研究所, レーザープロセス研究チーム, 主席研究員 (30260178) ; 時田 茂樹 大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (20456825)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 氷 / 雪 / 融解 / レーザー / 掘削

研究成果の概要

本研究は氷床を迅速に掘削しながら分析する技術、すなわちレーザードリル連続分析システムの開発を目指すものである。本研究では、氷が吸収する波長を考慮して中赤外レーザー光源を利用し、氷と雪の融解速度を計測した。その結果、CO2レーザー強度が50W/cm2の場合、氷で0.8mm/s、153kg/m3の雪で4mm/sの融解速度を得た。また、掘削長が100mを超える場合を想定して、レーザードリルとしては透過率の高いファイバーカップルのレーザー光源が良いことも提案した。本システムを実現させるためには、今後のレーザー開発における技術推進も必要となる。

研究成果

• [雑誌論文] Micro-droplets containing sulfate in the Dome Fuji deep ice core, Antarctica: findings using micro-Raman spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, H. Ohno, H. Motoyama, T. Uchida
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 巻: 48 号: 3 ページ: 448-452
  • DOI: 10.1002/jrs.5040
  • 査読あり
• [雑誌論文] State dependence of climatic instability over the past 720,000 years from Antarctic ice cores and climate modelling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawamura K, Abe-Ouchi A, (以下62名)
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 号: 2 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1126/sciadv.1600446
  • NAID: 120005981371
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Studies of melting ice using CO2 laser for ice drilling (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshimitsu Sakurai, Haik Chosrowjan, Toshihiro Somekawa, Masayuki Fujita, Hideaki Motoyama, Okitsugu Watanabe, Yasukazu Izawa
  • 雑誌名: Cold Regions Science and Technology 巻: 121 ページ: 11-15
  • DOI: 10.1016/j.coldregions.2015.09.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boiling effect in liquid nitrogen directly cooled Yb3+:YAG laser (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, H. Chosrowjan, H. Furuse, S. Taniguchi, T. Kitamura, M. Fujita, S. Ishii, Y. Izawa
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 55 号: 6 ページ: 1351-1355
  • DOI: 10.1364/ao.55.001351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical properties of bottom ice from Dome Fuji, inland East Antarctica (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohno, H., Iizuka, Y., Hori, A., Miyamoto, A., Hirabayashi, M., Miyake, T., Kuramoto, T., Fujita, S., Segawa, T., Uemura, R., Sakurai, T., Suzuki, T., and Motoyama, H
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Earth Surface 巻: 121 号: 7 ページ: 1230-1250
  • DOI: 10.1002/2015jf003777
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 顕微ラマン分光法による南極ドームふじ氷床コア中の硫酸微液胞の発見 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井俊光、大野浩、本山秀明、内田努
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] レーザー氷床掘削のための氷の融解に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井俊光、ハイク コスロービアン、染川智弘、藤田雅之、本山秀明、渡辺興亜、井澤靖和
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 幕張、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24