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洞窟内での鍾乳石コア掘削による最終氷期以降の日本の気候変動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H00628
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63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

植村 立  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (00580143)

研究分担者 阿部 理  名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (00293720)
浅海 竜司  東北大学, 理学研究科, 准教授 (00400242)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2023年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2020年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
キーワード鍾乳石 / 古気候 / 安定同位体 / 流体包有物 / 氷期 / 最終氷期 / 同位体 / 安定同位体比 / 水の同位体 / 氷期サイクル / 酸素同位体 / コア掘削
研究開始時の研究の概要

長期間の気候変動データは、日射量等の変化に対する気候システムの応答を理解することに加え、気候シミュレーションの予測精度の向上のためにも必須といえる。近年、洞窟の鍾乳石の一種である石筍を用いた気候復元の研究が急速に拡大している。しかし、日本においては、大型の石筍が少なく、連続的なデータを得ることが困難であった。そこで、本計画では、洞窟内において、フローストーンと呼ばれる鍾乳石を掘削することで、連続かつ高時間分解能な気候変動データの取得を目指す。掘削したコアの安定同位体比や流体包有物の分析によって、過去の日本地域における気候変動の実態とその変動メカニズムを解明する。

研究実績の概要

本計画では、主に沖縄地域の洞窟内で鍾乳石を掘削し、鍾乳石コアを採取することで、連続・高時間分解能の環境・気候変動のデータを得る。さらに、鍾乳石内に閉じ込められた流体包有物の同位体比分析をおこなうことで定量的な気候復元を行う。
本年度は、昨年度までに洞窟内の掘削によって得た長尺の鍾乳石ボーリングコアの安定同位体・U-Th年代分析を行った。特に、土壌成分も少なく気候復元に適しており、最も長い計126cmのコア試料(沖縄南大東島の山下洞において掘削)の分析を集中的に実施した。得られた試料の年代をウラン・トリウム法による放射性同位体分析をシンガポール南洋工科大学に於いて実施した結果、洞窟内では隣り合って上下に割れていたため1つの連続した石筍と考えていた2つのコアは別個の2個の石筍であったことが分かった。それぞれが9万年前から1万年前の長期間にわたってほぼ連続的に成長していたことが分かった。年代推定誤差の主な要因である土壌起源トリウムの濃度が極めて低いために高精度でU-Th年代が決定できた。具体的には年代誤差は±257年(成長速度の速い4万から6万年前の範囲)であり、国際的な標準データとなっている中国Hulu洞窟の同年代範囲の誤差±298年を超えるレベルのデータであった。また、最底部9万1千年前であり、これまで報告されている日本最古のU-Th年代であるKiriana鍾乳石(Mori et al., 2018)よりも1万2千年過去に遡ることができた。また、鍾乳石の含水率測定の結果は全体に低く、流体包有物は多く含まれていないことが示唆された。また、同位体分析装置の安定性向上のために温度を安定化させる器具を特注して設置した。これらの成果と今後方針を検討するために12月に研究参加者で打ち合わせを行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2回目のコア掘削で得た長尺試料が計画通り最終氷期全体をカバーする古気候データを保存していることが分かり、本計画の最大の不確定要素であった「良質の長期間試料を獲得する」という点が達成された科学的な意義は大きい。一方で、安定同位体の分析速度は機器の不調等により計画よりも遅れいてる。これらを総合的に判断して、「おおむね順調」とした。

今後の研究の推進方策

今後は、鍾乳石コアのU-TH年代測定点を増やすことで年代モデルの高精度化を図る。また、炭酸カルシウム及び流体包有物の同位体比分析を進める。また、これまでに得たデータの解析を進める。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Are the coral mounds of the Kushimoto area, Wakayama Prefecture, Japan, submerged Holocene reefs?2024

    • 著者名/発表者名
      Hongo Chuki、Asami Ryuji、Iryu Yasufumi
    • 雑誌名

      Galaxea, Journal of Coral Reef Studies

      巻: 26 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3755/galaxea.G26-1

    • ISSN
      1883-0838, 1883-3969
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noble gases and nitrogen in samples of asteroid Ryugu record its volatile sources and recent surface evolution2023

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Ryuji、Marty Bernard、Busemann Henner、Hashizume Ko、Gilmour Jamie D.、Meshik Alex、Yada Toru、Kitajima Fumio、Broadley Michael W.、Byrne David ... Yabuta Hikaru ... et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 379 号: 6634 ページ: 431-431

    • DOI

      10.1126/science.abo0431

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 動的時間伸縮法によるサンゴ年輪データの時系列変換2023

    • 著者名/発表者名
      阿部理、浅海竜司、奥平早香、森本真紀
    • 雑誌名

      岐阜大学教育学部研究報告

      巻: 47 ページ: 41-46

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] First asteroid gas sample delivered by the Hayabusa2 mission: A treasure box from Ryugu2022

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Ryuji、Miura Yayoi N.、Takano Yoshinori、Sawada Hirotaka、Sakamoto Kanako、Yada Toru、Yamada Keita、Kawagucci Shinsuke、Matsui Yohei、Hashizume Ko ... Yabuta Hikaru ... et al.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 46 ページ: 2375-2548

    • DOI

      10.1126/sciadv.abo7239

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reconstruction of ocean environment time series since the late nineteenth century using sclerosponge geochemistry in the northwestern subtropical Pacific2021

    • 著者名/発表者名
      Asami Ryuji, Matsumori Taketo, Shinjo Ryuichi, Uemura Ryu, Miyaoka Yuki, Mizuyama Masaru, Ise Yuji, Sakamaki Takashi
    • 雑誌名

      PROGRESS IN EARTH AND PLANETARY SCIENCE

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40645-021-00434-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Last glacial temperature reconstructions using coupled isotopic analyses of fossil snails and stalagmites from archaeological caves in Okinawa, Japan.2021

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Asami, Rikuto Hondo, Ryu Uemura, Masaki Fujita, Shinji Yamasaki, Chuan-Chou Shen, Chen Jin-Ping, Chung-Che Wu, Xiuyang Jiang, Hideko Takayanagi, Ryuichi Shinjo, Akihiro Kano, Yasufumi Iryu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 21922-21922

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01484-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] arbon and oxygen isotope records of Tridacna squamosa shells from two different latitudes in the Ryukyu Islands.2020

    • 著者名/発表者名
      Kodama, S., Takayanagi, H., Yoshii, K., Ha, T.T.N, Asami, R., Abe, O. and Iryu, Y.
    • 雑誌名

      Paleontological Research

      巻: - 号: 2 ページ: 79-92

    • DOI

      10.2517/2020pr003

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High‐Resolution Evidence for Middle Holocene East Asian Winter and Summer Monsoon Variations: Snapshots of Fossil Coral Records2020

    • 著者名/発表者名
      Asami Ryuji、Yoshimura Natsumi、Toriyabe Hiroto、Minei Shogo、Shinjo Ryuichi、Hongo Chuki、Sakamaki Takashi、Fujita Kazuhiko
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 47 号: 16

    • DOI

      10.1029/2020gl088509

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of geochemical records as a paleoenvironmental proxy in the hypercalcified demosponge Astrosclera willeyana2020

    • 著者名/発表者名
      Ryuji ASAMI*, A. Kinjo, D. Ohshiro, T. Naruse, M. Mizuyama, R. Uemura, R. Shinjo, Y. Ise, Y. Fujita, and T. Sakamaki
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: - 号: 1 ページ: 15-15

    • DOI

      10.1186/s40645-020-00329-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 超高感度赤外レーザー吸収分光に基づく重水・トリチウム水分析のための試料導入法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      富田 英生, 岩元 一輝, 齊藤 圭亮, 鈴木 勇太, 柘植 紘汰, 西澤 典彦, 植村 立, 阿部 理, 阿部 恒
    • 学会等名
      第20回 同位体科学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A geoarchaeological approach for reconstructing last glacial temperatures using coupled isotopic analyses of fossil snails and stalagmites from limestone caves in Okinawa, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Asami, Rikuto Hondo, Ryu Uemura, Masaki Fujita, Shinji Yamasaki, Chuan-Chou Shen, Chung-Che Wu, Xiuyang Jiang, Hideko Takayanagi, Ryuichi Shinjo, Akihiro Kano, Yasufumi Iryu
    • 学会等名
      European Geophysical Union General Assembly 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A geoarchaeological approach for estimating last glacial temperatures using coupled isotopic analyses of fossil snails and stalagmites from limestone caves in Okinawa, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Asami, Rikuto Hondoh, Ryu Uemura, Ryuichi Shinjo, Chuan-Chou Shen, Akihiro Kano, Masaki Fujita, Shinji Yamasaki, Hideko Takayanagi, Yasufumi Iryu
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 長期間の古気候記録の取得を目指した洞窟内での鍾乳石掘削報告2022

    • 著者名/発表者名
      植村立、有村悠汰、阿部理、浅海竜司
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] トリチウム分析に向けた赤外キャビティーリングダウン分光システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      岩元 一輝,齊藤 圭亮,鈴木 勇太,植村 立, 阿部 理, 富田 英生
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 外部共振器型量子カスケードレーザーを用いた微量同位体分子分析のキャビティーリングダウン分光2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勇太, 齊藤 圭亮, 岩元 一輝, 植村 立, 阿部 理, 西澤 典彦, 阿部 恒, 富田 英生
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 長期古気候記録の取得を目指した沖縄県の洞窟内での鍾乳石掘削報告2022

    • 著者名/発表者名
      植村立、有村悠汰、阿部理、浅海竜司
    • 学会等名
      地球環境史学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of Cavity Ring-down Spectrometer for Tritiated/Heavy Water Samples2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Iwamoto, Keisuke Saito, Yuta Suzuki, Ryu Uemura, Osamu Abe, Hisashi Abe, Norihiko Nishizawa, Hideki Tomita
    • 学会等名
      Laser congress and exhibition
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 和歌山県串本にあるサンゴ群集マウンドは沈水サンゴ礁なのか?2022

    • 著者名/発表者名
      本郷宙軌・浅海竜司
    • 学会等名
      日本サンゴ礁学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A temperature estimate for abrupt warming during the last deglaciation using isotopic analysis of fluid inclusions from a stalagmite in Okinawa, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Ryu Uemura, Satoru Mishima, Koki Nakamura, Ryuji Asami, Hirokazu Kato, Akihiro Kano, Jin-Ping. Chen, Chuan-Chou Shen
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 石筍の流体包有物の同位体比分析による最終退氷期における沖縄地域の気温復元2021

    • 著者名/発表者名
      植村 立、三嶋 悟、中村 光樹、浅海 竜司、加藤大和、狩野 彰宏、Chen Jin-Ping、Shen Chuan-Chou
    • 学会等名
      地球環境史学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 石筍の流体包有物分析による最終退氷期における沖縄地域の気温上昇の定量的な復元2021

    • 著者名/発表者名
      植村 立、三嶋 悟、中村 光樹、浅海 竜司、加藤大和、狩野 彰宏、Chen Jin-Ping、Shen Chuan-Chou
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] メモリー効果の影響がない水蒸気連続フロー方式による鍾乳石の流体包有物同位体分析手法の開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      植村 立
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Tropical Pacific temperature seasonality and mean climate change during the last deglaciation from Tahiti Porites corals2021

    • 著者名/発表者名
      C. Oster, T. Felis, E. Hathorne, P. Deschamps, Ryuji ASAMI, U. Merkel, M. Kolling
    • 学会等名
      14h International Coral Reef Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 喜界島サンゴ化石の酸素同位体比による後期完新世の数年~数十年スケール気候変動復元2021

    • 著者名/発表者名
      K.-Y. Chuang・浅海竜司・高柳栄子・中森享・井龍康文
    • 学会等名
      第24回日本サンゴ礁学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Speleothem as archive of past volcanism: Impact of Kikai volcano eruption (7.3 ka) on a remote oceanic island2020

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, T. Miki, N. Takahata, R. Uemura, Ryuji ASAMI, T.-L. Yu, C.-C. Shen, K. Shirai, N. Murakami-Sugihara, K. Toyama, Y. Sano
    • 学会等名
      Goldschmidt
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A combination of fossil shell- and stalagmite-based paleoclimate reconstructions from an archaeological site of Okinawa Island, Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Asami, Rikuto Hondoh, Ryu Uemura, Ryuichi Shinjo, Chuan-Chou Shen, Akihiro Kano, Masaki Fujita, Shinji Yamasaki, Hideko Takayanagi, Yasufumi Iryu
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会2020年大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 最終氷期GI-21における南大東島の鍾乳石の酸素同位体比変動2020

    • 著者名/発表者名
      植村立、浅海竜司、阿部理、Shufang YUAN, Xianfeng WANG
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プロキシとしての水の酸素水素同位体比の基礎と展望2020

    • 著者名/発表者名
      植村立
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A stalagmite-inferred hydroclimate record over the past 1200 years in a western Pacific island2020

    • 著者名/発表者名
      Ryu UEMURA, Ryuji ASAM, Mahjoor Ahmad LONE, Yu-Chen CHOU, Chuan-Chou SHEN
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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