北極域の氷河暗色化と融解促進理解の新たなアプローチ．鉱物・微生物プロセスの研究

• 研究課題/領域番号: 19K20443
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 永塚 尚子 国立極地研究所, 先端研究推進系, 学振特別研究員 (30733208)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: アイスコアダストの起源 / SEM-EDS / グリーンランド / 古環境復元 / アイスコア中の鉱物起源 / 氷河暗色化 / 雪氷藻類 / 雪氷微生物 / 走査型電子顕微鏡 / 氷床上ダストの起源 / グリーンランドにおける氷河暗色化 / 氷床コア / 氷河上の鉱物ダスト / アイスコア

研究開始時の研究の概要

氷河上の鉱物ダストは雪氷藻類の栄養塩源として利用され，その微生物活動によって形成される暗色不純物（クリオコナイト）の生成量や表面アルベドの低下に影響している可能性がある．本研究では鉱物ダスト由来の栄養塩成分に着目し，その氷河内分布や動態が微生物生産やアルベド低下に及ぼす影響を評価することで北極域の氷河表面暗色化拡大メカニズムを解明する．さらに，暗色域のクリオコナイト形成には過去に氷床に飛来したダストが大きく寄与している可能性があることから，氷床コアを用いて今後暗色域への供給が予想される時代の鉱物の分析を行うことで暗色化拡大の将来予測を試みる．

研究実績の概要

2022年度はグリーンランド氷床北東部のEGRIPアイスコア中の過去100年分の鉱物ダストの走査型電子顕微鏡観察（SEM-EDS）を行い、その粒径と組成がグリーンランド北西部のSIGMA-Dアイスコアとは大きく異なることを見いだした。また、100年間の鉱物組成の変動が大きいSIGMA-Dとは異なり、鉱物組成の変動が小さいことを明らかにした。2023年度は、この成果を学会で発表するとともに、論文としてまとめ、Climate of the Past誌へ投稿した。さらに、査読結果に基づき、SEM-EDSによって復元した鉱物ダスト組成を、連続融解分析法から得られたアイスコア中のダスト由来の元素濃度や、固体微粒子のデータと比較解析することで、アイスコアダストの起源とその変動要因の地理的な違いを生み出す要因について詳細な議論を行った。比較の結果、EGRIPはSIGMAに比べ、100年間を通じてダストの発生地域に大きな変化が見られないが、1970～1980年代を境にダストの発生源に僅かな変化が生じたことが明らかになった。EGRIPではアジア、ユーラシア北部、北アメリカの複数の起源からダストが供給されており、大気振動（AMO, NAO）あるいは中国でのダスト発生数の減少の影響を受けて、その寄与率が変化した可能性が示唆された。査読結果に基づき、原稿を改訂して再投稿を行ったところ、一名の査読者からは受理、もう一名の査読者からは再修正のリクエストがあったが、編集者の判断でリジェクトとなった。現在、別のジャーナルへの投稿に向けて再校正を行っている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

論文構成の大幅な修正および追加の分析に時間を要したため、予定していた総合地球環境学研究所（京都）での氷河上不純物のSr-Nd同位体分析を行うことができなかった。さらに、その論文がリジェクトされてしまった。

今後の研究の推進方策

2024年度から新たに着任した海洋研究開発機構では、Sr-Nd同位体分析装置を有しており、さらに前処理の設備なども整っていることから、遅れていた氷河上不純物の同位体分析を進める。もしマシンタイムに制限がある場合は、提携企業に分析依頼を行うこともできるので、その可能性も検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Modeling seasonal growth of phototrophs on bare ice on the Qaanaaq Ice Cap, northwestern Greenland (2022)
  • 著者名/発表者名: Onuma Yukihiko、Takeuchi Nozomu、Uetake Jun、Niwano Masashi、Tanaka Sota、Nagatsuka Naoko、Aoki Teruo
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: - 号: 275 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1017/jog.2022.76
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microparticles in a deep ice core drilled at NEEM, Greenland: cryogenic scanning electron microscopic observations of location, size, shape, and constituent elements (2021)
  • 著者名/発表者名: Shigeyama, W., Nakazawa, F., Goto-Azuma, K., Homma, T., Nagatsuka, N., Mateiu, R. V., Takata, M., Azuma, N., Dahl-Jensen, D.
  • 雑誌名: Polar Data Journal 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variations in mineralogy of dust in an ice core obtained from northwestern Greenland over the past 100 years (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., K. Goto-Azuma, A. Tsushima, K. Fujita, S. Matoba, Y. Onuma, M. Kadota, M. Minowa, Y. Komuro, H. Motoyama, and T. Aoki
  • 雑誌名: Clim. Past 巻: 17 号: 3 ページ: 1341-1362
  • DOI: 10.5194/cp-17-1341-2021
  • NAID: 130007509097
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physically based model of the contribution of red snow algal cells to temporal changes in albedo in northwest Greenland (2021)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Onuma, Nozomu Takeuchi, Sota Tanaka, Naoko Nagatsuka, Masashi Niwano, and Teruo Aoki
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 14 号: 6 ページ: 2087-2101
  • DOI: 10.5194/tc-14-2087-2020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Studies on the variability of the Greenland Ice Sheet and climate (2021)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Goto-Azuma, Tomoyuki Homma, Tomotaka Saruya, Fumio Nakazawa, Yuki Komuro, Naoko Nagatsuka, Motohiro Hirabayashi, Yutaka Kondo, Makoto Koike, Teruo Aoki, Ralf Greve, Jun'ichi Okuno
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100557-100557
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100557
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variation in recent annual snow deposition and seasonality of snow chemistry at the east Greenland ice core project (EGRIP) camp, Greenland (2021)
  • 著者名/発表者名: Fumio Nakazawa, Naoko Nagatsuka, Motohiro Hirabayashi, Kumiko Goto-Azuma, Jørgen Peder Steffensen, Dorthe Dahl-Jensen
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100597-100597
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100597
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal and spatial variabilities in surface mass balance at the EGRIP site, Greenland from 2009 to 2017 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Komuro, Fumio Nakazawa, Motohiro Hirabayashi, Kumiko Goto-Azuma, Naoko Nagatsuka, Wataru Shigeyama, Sumito Matoba, Tomoyuki Homma, Jørgen Peder Steffensen, Dorthe Dahl-Jensen
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100568-100568
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100568
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variations in mineralogy of dust in an ice core obtained from northwestern Greenland over the past 100 years (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoko Nagatsuka, Kumiko Goto-Azuma, Akane Tsushima, Koji Fujita, Sumito Matoba, Yukihiko Onuma, Remi Dallmayr, Moe Kadota, Motohiro Hirabayashi, Jun Ogata, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kyotaro Kitamura, Masahiro Minowa, Yuki Komuro, Hideaki Motoyama, Teruo Aoki
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: -
  • NAID: 130007509097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacterial community changes with granule size in cryoconite and their susceptibility to exogenous nutrients on NW Greenland glaciers (2019)
  • 著者名/発表者名: Uetake Jun、Nagatsuka Naoko、Onuma Yukihiko、Takeuchi Nozomu、Motoyama Hideaki、Aoki Teruo
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Ecology 巻: 95 号: 7 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1093/femsec/fiz075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Black Carbon and Inorganic Aerosols in Arctic Snowpack (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Goto-Azuma, K., Kondo, Y., Ogawa-Tsukagawa, Y., Miura, K., Hirabayashi, M., Oshima, N., Koike, M., Kupiainen, K., Moteki, N., Ohata, S., Sinha, P. R., Sugiura, K., Aoki, T., Schneebeli, M., Steffen, K., Sato, A., Tsushima, A., Makarov, V., Omiya, S., Sugimoto, A., Takano, S., Nagatsuka
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 124 号: 23 ページ: 13325-13356
  • DOI: 10.1029/2019jd030623
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microstructural analysis of Greenland ice using a cryogenic scanning electron microscope equipped with an electron backscatter diffraction detector（後方散乱電子回折分析装置を搭載したクライオ走査型電子顕微鏡によるグリーンランド氷床コアの結晶組織解析） (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeyama, W., Nagatsuka, N., Homma, T., Takata, M, Goto-Azuma, K., Weikusat, I., Drury, M. R., Kuiper, E.-J. N., Mateiu, R. V., Azuma, N., Dahl-Jensen, D., Kipfstuhl, S
  • 雑誌名: 氷河情報センター 巻: 37 号: 0 ページ: 31-45
  • DOI: 10.5331/bgr.19R01
  • NAID: 130007762669
  • ISSN: 1345-3807, 1884-8044
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial variations of Sr-Nd isotopic ratios, mineralogical and elemental compositions of cryoconite in an Alaskan glacier (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka Naoko、Takeuchi Nozomu、Shin Ki-Cheol、Nakano Takanori
  • 雑誌名: Annals of Glaciology 巻: 59 号: 77 ページ: 147-158
  • DOI: 10.1017/aog.2019.2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] グリーンランドアイスコアから復元する過去100年の鉱物ダスト起源変動と空間分布 (2023)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子, 東久美子, 藤田耕史, 小室悠紀, 平林幹啓, 尾形純, 福田かおり, 北村享太郎, 中澤文男, 大沼友貴彦, 栗田直幸, Sune Olander Rasmussen, Giulia Sinnl, Trevor James Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] グリーンランド氷床北東部および北西部における過去 100 年間の鉱物組成変動の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子, 東久美子, 藤田耕史, 小室悠紀, 平林幹啓, 尾形純, 福田かおり, 北村享太郎, 中澤文男, 大沼友貴彦, 栗田直幸, Sune Olander Rasmussen, Giulia Sinnl, Trevor James Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 雪氷研究大会2023
• [学会発表] Regional variations in mineralogy of dust in ice cores obtained from northeastern and northwestern Greenland over the past 100 years (2023)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子, 東久美子, 藤田耕史, 小室悠紀, 平林幹啓, 尾形純, 福田かおり, 北村享太郎, 中澤文男, 大沼友貴彦, 栗田直幸, Sune Olander Rasmussen, Giulia Sinnl, Trevor James Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランド北西部および北東部で掘削されたアイスコア中の過去100年間の鉱物組成変動の比較 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永塚 尚子，東 久美子，對馬 あかね，藤田 耕史，的場 澄人，大沼 友貴彦，小室 悠紀，平林 幹啓，尾形 純，塚川 佳美，北村 享太郎，青木 輝夫，Trevor James Popp，Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
  • 招待講演
• [学会発表] グリーンランドアイスコアから復元する過去100年の鉱物ダスト起源とその変動要因の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永塚 尚子，東 久美子，對馬 あかね，藤田 耕史，的場 澄人，大沼 友貴彦，青木 輝夫
  • 学会等名: 日本地球化学会 第69回年会
  • 招待講演
• [学会発表] アイスコアを用いたグリーンランド氷床北部における過去100年間の鉱物組成変動の空間分布 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永塚 尚子, 東 久美子, 對馬 あかね, 藤田 耕史, 的場 澄人, 大沼 友貴彦, 小室 悠紀, 平林 幹啓,尾形 純, 塚川 佳美, 北村 享太郎, 青木 輝夫, Trevor James Popp，Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本雪氷学会 雪氷研究大会
• [学会発表] Variations in mineralogy of dust in ice cores obtained from northwestern and northeastern Greenland over the past 100 years (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., Goto-Azuma, K., Tsushima, A., Fujita, K., Matoba, S., Onuma, Y., Komuro, Y., Hirabayashi, M., Ogata, J., Ogawa-Tsukagawa, Y., Kitamura, K., Aoki, T., Popp, T. J., Dahl-Jensen，D.
  • 学会等名: The 13th Symposium on Polar Science
• [学会発表] Variations in mineralogy of dust in ice cores obtained from Greenland over the past 100 years (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., Goto-Azuma, K., Tsushima, A., Fujita, K., Matoba, S., Onuma, Y., Komuro, Y., Hirabayashi, M., Ogata, J., Ogawa-Tsukagawa, Y., Kitamura, K., Aoki, T., Popp, T. J., Dahl-Jensen，D.
  • 学会等名: Seventh International Symposium on Arctic Research
• [学会発表] Concentrations and sizes of black carbon originated from anthropogenic and biomass burning emissions in Northwest Greenland over the past 350 years (2021)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Goto-Azuma, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Yutaka Kondo, Remi Dallmayr, Jun Ogata, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Tatsuhiro Mori, Makoto Koike, Kaori Fukuda, Motohiro Hirabayashi, Sumito Matoba, Yuki Komuro, Akane Tsushima, Naoko Nagatsuka, Koji Fujita, Naga Oshima, Kyotaro Kitamura, Kenji Kawamura, Teruo Aoki
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] ariations in mineralogy of dust in ice cores obtained from Greenland over the past 100 years (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoko Nagatsuka, Kumiko Goto-Azuma, Akane Tsushima, Koji Fujita, Sumito Matoba, Yukihiko Onuma, Remi Dallmayr, Motohiro Hirabayashi, Jun Ogata, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kyotaro Kitamura, Masahiro Minowa, Yuki Komuro, Hideaki Motoyama, Teruo Aoki, Fumio Nakazawa, Trevor James Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Dating and solid particle analysis of a shallow ice core obtained from EGRIP, Greenland (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Komuro, Fumio Nakazawa, Kumiko Goto-Azuma, Naoko Nagatsuka, Motohiro Hirabayashi, Jun Ogata, Kaori Fukuda, Naoyuki Kurita, Kyotaro Kitamura, Ayaka Yonekura, Trevor J. Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランドで掘削されたアイスコア中の過去100年間の鉱物組成変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子，東久美子，對馬あかね，藤田耕史，的場澄人，大沼友貴彦，Remi Dallmayr，門田萌，平林幹啓，尾形純，塚川佳美，北村享太郎，箕輪昌紘，小室悠紀，本山秀明， 青木輝夫，中澤文男, Trevor James Popp, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本雪氷学会雪氷研究大会
• [学会発表] A biomass burning record over the past 350 years in an ice core from Northwest Greenland (2021)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Goto-Azuma, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa,a, Naoko NagYutaka Kondo, Remi Dallmayr, Jun Ogata, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Tatsuhiro Mori, Makoto Koike, Kaori Fukuda, Motohiro Hirabayashi, Sumito Matob, Yuki Komuro, Akane Tsushimatsuka, Koji Fujita, Naga Oshima, Kyotaro Kitamura, and 4 others
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合合同大会
  • 国際学会
• [学会発表] Variations in mineralogy of dust in the Greenland SIGMA-D ice core over the past 100 years using SEM (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., Goto-Azuma, K., Tsushima, A., Motoyama, H., Matoba, S., Fujita, K., Yamasaki, T., Onuma, Y., Komuro, Y., Minowa, M., Aoki, T., Hirabayashi, M., Nakazawa, F. and Dahl-Jensen, D.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Variations in mineralogy of dust in snow and ice core obtained from Greenland Ice Sheet over the past 100 years (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., Goto-Azuma, K., Tsushima, A., Motoyama, H., Matoba, S., Fujita, K., Yamasaki, T., Onuma, Y., Komuro, Y., Minowa, M., Aoki, T., Hirabayashi, M
  • 学会等名: The North-East Greenland Ice Stream (NEGIS) symposium
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランド氷床アイスコアおよび積雪ピットサンプル中の過去100 年間の鉱物組成変動の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子，東久美子，對馬あかね，本山秀明，的場澄人，藤田耕史，山崎哲秀，大沼友貴彦，箕輪昌紘，青木輝夫，平林幹啓，中澤文男，Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本雪氷学会雪氷研究大会
• [学会発表] Variations in mineralogical composition of dust present in the Greenland SIGMA-D ice core and EGRIP snow over the past 100 years (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagatsuka, N., Goto-Azuma, K., Tsushima, A., Motoyama, H., Matoba, S., Fujita, K., Yamasaki, T., Onuma, Y., Komuro, Y., Minowa, M., Aoki, T., Hirabayashi, M., Nakazawa, F. and Dahl-Jensen, D.
  • 学会等名: 極域科学シンポジウム
  • 国際学会
• [図書] 北極域の研究 ―その現状と将来構想 (2024)
  • 著者名/発表者名: 北極環境研究コンソーシアム長期構想編集委員会編（分担執筆）
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: 海文堂出版
  • ISBN: 9784303562304