東南極沿岸での海域-陸域シームレス掘削による最終間氷期以降の氷床変動史の復元

• 研究課題/領域番号: 19H00728
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 菅沼 悠介 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (70431898)
• 研究分担者: 奥野 淳一 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (00376542) ; 石輪 健樹 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (10811896) ; 香月 興太 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 講師 (20423270) ; 関 宰 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (30374648) ; 板木 拓也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (30509724) ; 田邊 優貴子 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (40550752)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円); 2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2019年度: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)
• キーワード: 東南極氷床 / 海底堆積物 / 海水準変動 / シームレス堆積物掘削 / 氷床融解 / 年代測定 / 周極深層水 / 海水準 / GIA / 表面露出年代測定 / 南極氷床 / 海水準上昇 / 将来予測

研究開始時の研究の概要

近年，南極氷床の融解や流出の加速が相次いで報告され，近い将来の急激な海水準上昇が社会的に強く懸念されている．そこで本研究は，世界で初めて南極沿岸の湖沼から浅海・深海において時空間的に連続な地層を採取する「シームレス掘削」を行い，海水準上昇の将来予測の高精度化に不可欠な，最終間氷期（約12.5万年前）以降の東南極氷床量変動の定量的復元と，融解開始年代の決定を行う．本研究で確立する国際協力体制と，新開発の地層掘削システムおよび「シームレス掘削」の多方面展開は，南極氷床融解研究における新たな突破口となる．

研究実績の概要

最終氷期における東南極氷床の最大拡大域と，その後の氷床融解過程を復元するため，東南極のトッテン氷河沖，ケープダンレー，およびリュツォホルム湾で採取した深海堆積物の高精度放射性炭素年代測定とAuthigenicベリリウム同位体比を分析することで，東南極沿岸地域における氷床→棚氷→海氷環境への変遷過程の復元を進めた．さらに，有孔虫化石の酸素・炭素同位体分析と放射性炭素年代測定から，過去の周極深層水（Circumpolar deep water: CDW）流入の復元とその年代が明らかになってきた．
また，国内共同研究者およびノルウェー，スウェーデン，デンマークらの研究グループとの共同研究によって，現地氷河地形調査と採取試料の表面露出年代測定，および氷床・海洋・固体地球モデルシミュレーションを実施し，東南極中央ドロンイングモードランドでは約9000-6000年前頃に東南極氷床が急激に高度を減じたこと，その原因が地域的な海水準上昇であった可能性があることを報告した（Suganuma et al., 2022）．さらに，アメリカの研究チームと共同で最新の年代測定手法を導入し，リュツォホルム湾における詳細な氷床後退過程の復元も進めている．このように，分担者による固体地球の粘弾性変形（GIA）モデルシミュレーションだけでなく，氷床・海洋モデル研究者や，他分野・多国籍メンバーによる共同研究の展開によって，共著の国際論文も多数出版されつつある．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

第64次南極地域観測隊に参加し，東南極リュツォホルム湾，宗谷海岸域において，浅海・湖沼堆積物の掘削，陸上凍土掘削用ボーリングマシンによる陸上堆積物掘削，および氷河地形調査を実施した．この調査により，宗谷海岸北部においてこれまで得られてなった基盤まで達する浅海・湖沼・陸上堆積物を採取することができた．また，しらせ氷河沿いにおいて表面露出年代測定用の試料を採取することができた．
東南極のトッテン氷河沖およびリュツォホルム湾で採取した深海堆積物試料と，東南極沿岸シューマッハオアシスで採取した湖沼・浅海堆積物試料の高精度放射性炭素年代測定を実施し，年代決定を進めた．また，トッテン氷河沖およびリュツォホルム湾試料については，Authigenicベリリウム同位体比分析を進め，氷床融解過程の復元に取り組んだ．さらに堆積物試料中から極微量の有孔虫化石を収集し，これらの放射性炭素年代測定および酸素・炭素同位体比の測定を進めた．さらに，これまでに採取した宗谷海岸北部で採取した岩石試料の表面露出年代測定も進め，最終氷期以降の氷床後退過程を詳細に復元した．以上の結果を総合して，海洋モデル研究者とも連携することで，周極深層水（Circumpolar deep water: CDW）の流入と氷床・棚氷の後退過程の解明にも取り組みつつある．

今後の研究の推進方策

来年度は科研費最終年となるため，これまでに採取した堆積物・岩石試料の分析を精力的に進める．とくにトッテン氷河沖については，近過去をターゲットとしたAuthigenicベリリウム同位体比分析を進める．また，引き続き放射性炭素年代測定と年代モデリングを組み合わせ，堆積物コアの年代モデル構築を進める．岩石試料や陸上堆積物試料についても表面露出年代測定も進める．有孔虫の酸素・炭素同位体比測定データを精査することでCDW流入を解析し，海洋モデリング結果と合わせてのCDW流入と氷床・棚氷の後退過程の解明にも取り組む．とくにリュツォホルム湾における氷床棚氷の後退過程については論文出版を進める．

研究成果

• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Norwegian University(ノルウェー)
• [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] Purdue University(米国)
• [国際共同研究] Norwegian University(ノルウェー)
• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] Purdue University(米国)
• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Norwegian University(ノルウェー)
• [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] Purdue University(米国)
• [雑誌論文] A topographic hinge-zone divides coastal and inland ice dynamic regimes in East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Andersen Jane L.、Newall Jennifer C.、Fredin Ola、Glasser Neil F.、Lifton Nathaniel A.、Stuart Finlay M.、Fabel Derek、Caffee Marc、Pedersen Vivi K.、Koester Alexandria J.、Suganuma Yusuke、Harbor Jonathan M.、Stroeven Arjen P.
  • 雑誌名: Communications Earth and Environment 巻: 4 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00673-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regional sea-level highstand triggered Holocene ice sheet thinning across coastal Dronning Maud Land, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Suganuma Yusuke、Kaneda Heitaro、Mas e Braga Martim、Ishiwa Takeshige、Koyama Takushi、Newall Jennifer C.、Okuno Jun’ichi、Obase Takashi、Saito Fuyuki、Rogozhina Irina、Andersen Jane Lund、Kawamata Moto、Hirabayashi Motohiro、Lifton Nathaniel A.、Fredin Ola、Harbor Jonathan M.、Stroeven Arjen P.、Abe-Ouchi Ayako
  • 雑誌名: Communications Earth and Environment 巻: 3 号: 1 ページ: 273-273
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00599-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-destructive analysis and lithological descriptions of sediment cores from Lake Nurume, Langhovde in Lützow-Holm Bay (2022)
  • 著者名/発表者名: 3.Ishiwa, T., Tokuda, Y., Sasaki, S., Itaki, T., Suganuma, Y., Katsuki, K., Ikehara, Minoru,
  • 雑誌名: Polar Data Journal 巻: 6 ページ: 80-89
  • DOI: 10.20575/00000043
  • ISSN: 2432-6771
  • URL: http://id.nii.ac.jp/1434/00000043/
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Luminescence characteristics of coastal sediments in Langhovde, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Toru Tamura, Takeshige Ishiwa, Yuki Tokuda, Takuya Itaki, Satoshi Sasaki, Yusuke Suganuma
  • 雑誌名: Quaternary Geochronology 巻: in press ページ: 101298-101298
  • DOI: 10.1016/j.quageo.2022.101298
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dust correlation and oxygen isotope stratigraphy in the Southern Ocean over the last 450 kyrs: An Indian sector perspective (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Matsui, Minoru Ikehara, Yusuke Suganuma, Osamu Seki, Ikumi Oyabu, Kenji Kawamura
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 286 ページ: 107508-107508
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2022.107508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between modern deep-sea ostracods and water mass structure in East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Sasaki，Toshiaki Irizuki，Takuya Itaki，Yuki Tokuda，Takeshige Ishiwa，Yusuke Suganuma
  • 雑誌名: Paleontological Research 巻: - 号: 2 ページ: 211-230
  • DOI: 10.2517/pr210033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to +2°C (SWAIS 2C) (2022)
  • 著者名/発表者名: Patterson et al.
  • 雑誌名: Scientific Drilling 巻: 30 ページ: 101-112
  • DOI: 10.5194/sd-30-101-2022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Excess ice loads in the Indian Ocean sector of East Antarctica during the last glacial period (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishiwa Takeshige、Okuno Jun'ichi、Suganuma Yusuke
  • 雑誌名: Geology 巻: 49 号: 10 ページ: 1182-1186
  • DOI: 10.1130/g48830.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 日本南極地域観測隊アーカイブ空中写真を用いた数値表層モデル作成とその有用性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川又基人，土井浩一郎，澤柿教伸，菅沼悠介
  • 雑誌名: 地理学評論 巻: 94 ページ: 1-16
  • NAID: 40022463724
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bathymetry data and water column profiles in the shallow waters of Langhovde in L?tzow-Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishiwa Takeshige、Tokuda Yuki、Itaki Takuya、Sasaki Satoshi、Suganuma Yusuke、Yamasaki Shintaro
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 28 ページ: 100650-100650
  • DOI: 10.1016/j.polar.2021.100650
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東南極における海域–陸域シームレス堆積物掘削研究の展望 (2020)
  • 著者名/発表者名: SUGANUMA Yusuke、ISHIWA Takeshige、KAWAMATA Moto、OKUNO Jun'chi、KATSUKI Kota、ITAKI Takuya、SEKI Osamu、KANEDA Heitaro、MATSUI Hiroki、HANEDA Yuki、FUJII Masakazu、HIRANO Daisuke
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 129 号: 5 ページ: 591-610
  • DOI: 10.5026/jgeography.129.591
  • NAID: 130007938997
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • 年月日: 2020-10-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 氷河地形調査と表面露出年代測定に基づく東南極宗谷海岸南部Skarvsnesにおける氷床後退過程の復元 (2020)
  • 著者名/発表者名: KAWAMATA Moto、SUGANUMA Yusuke、DOI Koichiro、SAWAGAKI Takanobu、HATTORI Akihisa
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 129 号: 3 ページ: 315-336
  • DOI: 10.5026/jgeography.129.315
  • NAID: 130007872539
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • 年月日: 2020-06-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ice surface changes during recent glacial cycles along the Jutulstraumen and Penck Trough ice streams in western Dronning Maud Land, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Andersen J.L.、Newall J.C.、Blomdin R.、Sams S.E.、Fabel D.、Koester A.J.、Lifton N.A.、Fredin O.、Caffee M.W.、Glasser Neil F.、Rogozhina I.、Suganuma Y.、Harbor J.M.、Stroeven A.P.
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 249 ページ: 106636-106636
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2020.106636
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The glacial geomorphology of western Dronning Maud Land, Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Newall J. C. H.、Dymova T.、Serra E.、Blomdin R.、Fredin O.、Glasser N. F.、Suganuma Y.、Harbor J. M.、Stroeven A. P.
  • 雑誌名: Journal of Maps 巻: 16 号: 2 ページ: 468-478
  • DOI: 10.1080/17445647.2020.1761464
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Abrupt Holocene ice-sheet thinning along the southern Soya Coast, L?tzow-Holm Bay, East Antarctica, revealed by glacial geomorphology and surface exposure dating (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamata Moto、Suganuma Yusuke、Doi Koichiro、Misawa Keiji、Hirabayashi Motohiro、Hattori Akihisa、Sawagaki Takanobu
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 247 ページ: 106540-106540
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2020.106540
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Synchronous Holocene ice sheet thinning across coastal Dronning Maud Land, East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Suganuma, Y., Kaneda, H., Mas e Braga, M., Ishiwa, T., Koyama, T., Newall, J.C., Okuno, J., Obase, T., Saito, F., Rogozhina, I., Andersen, J.L., Kawamata, M., Hirabayashi, M., Lifton, N.A., Fredin, O., Harbor, J.M. Stroeven, A.P., Abe-Ouchi, A.,
  • 学会等名: JpGU 2023
• [学会発表] CDW流入による最終氷期以降の東南極氷床融解プロセス：宗谷海岸露岩域の表面露出年代と海洋モデリングに基づく復元 (2023)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，川又基人，草原和弥，石輪健樹，香月興太，藤井昌和，平林幹啓，奥野淳一
  • 学会等名: 日本地質学会
• [学会発表] Abrupt Holocene ice-sheet retreat in Lutzow-Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Suganuma et al
  • 学会等名: JpGU 2021
• [学会発表] Introduction of SWAIS 2C (Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2 Degrees Celsius) project and Japanese contribution (2021)
  • 著者名/発表者名: Suganuma et al
  • 学会等名: JpGU 2021
• [学会発表] Deglaciation history of the East Antarctic Ice sheet revealed by exposure ages and marine-lake sedimentary records in Lutzow-Holm Bay (2020)
  • 著者名/発表者名: Suganuma et al
  • 学会等名: JpGU 2020
• [学会発表] Deglaciation history of the East Antarctic Ice sheet revealed by exposure ages and marine-lake sedimentary records in Lutzow-Holm Bay, Dronning Maud Land (2020)
  • 著者名/発表者名: Suganuma et al
  • 学会等名: SCAR 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstruction of the East Antarctic ice sheet variability during the last 3 myrs in the central & eastern Droning Maud Land, East Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: Suganuma et al
  • 学会等名: ISAES2019
  • 国際学会
• [学会発表] 南極における海域-陸域シームレス堆積物掘削研究の展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅沼ほか
  • 学会等名: 地質学会
• [備考] Yusuke SUGANUMA's website
  • URL: https://sites.google.com/nipr.ac.jp/nipr-suganuma/home?authuser=1
• [備考] 国立極地研究所 古環境研究グループ
  • URL: https://sites.google.com/nipr.ac.jp/nipr-quatgeo/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0
• [産業財産権] 土砂採取装置 (2020)
  • 発明者名: 菅沼悠介 , 香月興太 , 田邊優貴子
  • 権利者名: 菅沼悠介 , 香月興太 , 田邊優貴子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
  • 取得年月日: 2021