氷河融解を加速する3大光吸収性不純物の定量評価

• 研究課題/領域番号: 20H00196
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 坂井 亜規子 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (40437075)
• 研究分担者: 谷川 朋範 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (20509989) ; 竹内 望 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (30353452) ; 青木 輝夫 国立極地研究所, 北極観測センター, 特任教授 (30354492) ; 的場 澄人 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (30391163) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (50549508) ; 大畑 祥 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (70796250)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円); 2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2023年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2020年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
• キーワード: 氷河 / 光吸収性不純物 / 氷河質量収支 / 鉱物 / 有機物 / ブラックカーボン / 鉱物粒子 / 黒色炭素 / 雪氷微生物

研究開始時の研究の概要

アジア高山域において氷河は水資源としての重要な役割を持つが、近年の温暖化による氷河縮小による将来の水資源枯渇が危惧されており、氷河の将来予測を高精度にすることが求められている。氷河の融解に影響を与えるのは気温のみではなく、氷河表面の不純物が日射量の吸収を促進し、融解を加速させることが知られており、氷河変動モデルの高精度化には不純物の影響を考慮することが鍵となる。本研究では代表的な氷河上不純物として鉱物粒子、黒色炭素、雪氷微生物の3つに着目し、氷河表面における各不純物の量の変動、そして各不純物濃度と日射の吸収率との関係についてについて明らかにし、氷河変動流出モデルの高精度化を行う。

研究成果の概要

山岳氷河は氷が露出している下流部で主に融解が起こっており、氷河の融解過程を研究するには氷面での融解プロセスを明らかにすることが重要である。また氷河の融解は気温によっても融解するが、表面が暗色化することにより日射の吸収率が上がることによっても融解が加速する。本研究では氷河表面の3大不純物である鉱物粒子、黒色炭素、雪氷微生物にターゲットをおいて氷河氷面の暗色化との関係について、モンゴルの氷河における現場観測により明らかにした。結果、氷河上の不純物としては微生物由来の有機物が最も日射を吸収していることが明らかとなった。よって、今後山岳氷河の将来予測するには、微生物による暗色化を考慮する必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに、氷河表面に存在する三大光吸収性不純物である鉱物粒子、黒色炭素、雪氷微生物について、それぞれがアルベド（反射率）の低下に与える影響を個別に定量化した結果、雪氷微生物に由来する有機物による表面の暗色化が最も大きな寄与をしていることが明らかとなった。この知見に基づき、今後は有機物量の変動を考慮に入れたアルベド変化モデルを融解モデルに組み込むことで、氷河の質量収支に関する将来予測の精度を向上させることが可能となる。これにより、将来的な海面上昇の見積もりや、氷河から流出する河川流量の予測精度の向上にも寄与すると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] IRIMHE(モンゴル)
• [国際共同研究] 気象水文環境研究所(モンゴル)
• [雑誌論文] Modelling seasonal fluctuations and aspect characteristics of ice-cliff melt on the debris-covered Trakarding Glacier, Rolwaling Valley, Nepal Himalaya. (2025)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Buri P, Kneib M, Miles ES, Sunako S, Gurung TR, Sakai A, Pellicciotti F, Fujita K
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 17 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1017/jog.2025.17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glacier meltwater contribution to river runoff in Western Mongolia. (2025)
  • 著者名/発表者名: Khalzan, P., Sadyrov, S., Sakai, A., Tanak, K. and Fujita., K.
  • 雑誌名: J. Hydrol.:Regional Studies 巻: - ページ: 102375-102375
  • DOI: 10.1016/j.ejrh.2025.102375
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Absorption properties by irregularly shaped particles with inclusions at visible and near-infrared wavelength regions (2024)
  • 著者名/発表者名: Masuda Kazuhiko、Ishimoto Hiroshi、Tanikawa Tomonori、Stamnes Knut
  • 雑誌名: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 巻: 321 ページ: 108998-108998
  • DOI: 10.1016/j.jqsrt.2024.108998
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mass balance of four Mongolian glaciers: In-situ measurements, long-term reconstruction and sensitivity analysis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Khalzan P, Sakai A, Fujita K
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 9 ページ: 785306-785306
  • DOI: 10.3389/feart.2021.785306
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Marked rebound of agricultural fire emissions in Asia after the outbreak of COVID-19 (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu Mingxu、Yao Huan、Matsui Hitoshi
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 巻: 17 号: 11 ページ: 114059-114059
  • DOI: 10.1088/1748-9326/ac9e69
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Using modelled relationships and satellite observations to attribute modelled aerosol biases over biomass burning regions (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhong, Q., Schutgens, N., van der Werf, G., van Noije, T., Bauer, S. E., Tsigaridis, K., Mielonen, T., Checa-Garcia, R., Neubauer, D., Kipling, Z., Kirkevag, A., Olivie;, D. J. L., Kokkola, H., Matsui, H., Ginoux, P., Takemura, T., Le Sager, P., Remy, S., Bian, H., Chin, M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 5914-5914
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33680-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Secondary Organic Aerosol Formation Regulates Cloud Condensation Nuclei in the Global Remote Troposphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu Mingxu、Matsui Hitoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 49 号: 18
  • DOI: 10.1029/2022gl100543
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Partitioning the Uncertainty of Ensemble Projections of Global Glacier Mass Change (2020)
  • 著者名/発表者名: Marzeion, B., Hock, R., Anderson, B., Bliss, A., Champollion, N., Fujita, K., et al.
  • 雑誌名: Earth's Future 巻: 8 号: 7
  • DOI: 10.1029/2019ef001470
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] モンゴル，ポターニン氷河におけるアルベド低下に寄与するクリオコナイト中の有機物の生成過程 (2024)
  • 著者名/発表者名: 坂井亜規子, 小林綺乃, 小野誠仁, 青木輝夫, 大畑祥, 上田紗也子, 的場澄人, 竹内望, Khalzan P, 長田和雄, 谷川朋範, 黒﨑豊, 小川隼輝
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] モンゴル，ポターニン氷河におけるアルベド低下に寄与するクリオコナイト中の有機物の生成過程 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林綺乃, 坂井亜規子, 小川隼輝, 小野誠仁, 黒﨑豊, Khalzan P, 竹内望
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] 熱収支氷河モデルによるアジア高山域での氷河融解計算 (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐々木織江, 石川こより, 藤田耕史, 坂井亜規子, 鼎信次郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] モンゴル西部河川流量に対する氷河融解水の寄与 (2023)
  • 著者名/発表者名: Khalzan P, Sadyrov S, 坂井亜規子, 田中賢治, 藤田耕史
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] 風化氷作成実験II－単結晶氷を用いて－ (2023)
  • 著者名/発表者名: 坂井亜規子, 荒川逸人, 安達聖, 八久保晶弘, 根本征樹, 鈴木紘一
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] モンゴル・アルタイ山脈，ポターニン氷河における氷厚探査及び表面測量 (2023)
  • 著者名/発表者名: 砂子宗次朗, 坂井亜規子, Khalzan P, 佐藤洋太, 石田直也, 福井幸太郎, 藤田耕史
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] GAMDAM Glacier Inventory covering High Mountain Asia: 2011 - 2018 (2023)
  • 著者名/発表者名: Akiko Sakai
  • 学会等名: IGS Global Seminar Series
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アルタイ山脈におけるアルベド解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石田直也, 坂井亜規子, Khalzan P, 藤田耕史
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] 風化氷作成実験I (2022)
  • 著者名/発表者名: 坂井亜規子, 石田直也, 根本征樹, 鈴木紘一, 砂子宗次朗, 飯塚芳徳, 八久保晶弘
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] 風化氷と鉱物ダスト量を考慮した氷面アルベドのモデル化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 坂井亜規子, 竹内望
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] Glacier albedo analysis in Altai mountains, 2000-2020 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石田直也, 坂井亜規子, Khalzan P, 藤田耕史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [図書] 「科学」ヒマラヤの氷河の現状 (2025)
  • 著者名/発表者名: 坂井亜規子
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 岩波書店