東南極白瀬氷河域の顕著な底面融解を引き起こす背景要因

• 研究課題/領域番号: 20K12132
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 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 (2021-2023); 北海道大学 (2020)
• 研究代表者: 平野 大輔 国立極地研究所, 南極観測センター, 助教 (30790977)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 東南極 / 白瀬氷河 / 氷床海洋相互作用 / 暖水流入 / 棚氷底面融解

研究開始時の研究の概要

近年，南極氷床の質量損失が加速しており，全球海水準の上昇が懸念されている。氷床質量損失を加速させている主な要因は「周囲の海」による棚氷底面融解の促進であり，高精度の海水準変動の将来予測には氷床質量損失に対する海洋の本質的な役割の理解が欠かせない。本研究は，沖合海洋循環も含め，東南極白瀬氷河域での顕著な底面融解をもたらす背景要因を特定し，白瀬氷河域の氷床海洋相互作用の包括的理解を目指す。これは東南極に局在する「暖水流入に伴う顕著な底面融解」が生じている氷床の存在要因の一般性および地域差の抽出に資する知見となり，東南極の氷床質量変動メカニズムの理解向上において極めて重要な基礎的知見となる。

研究成果の概要

現場・衛星観測と海洋-海氷-棚氷結合数値モデルの結果を組み合わせ、沖合からの暖水流入を伴う東南極・白瀬氷河域での一連の氷床海洋相互作用プロセスを明らかにした。その背景要因として、沖合の時計回り循環や斜面ジェットの存在が重要であることが示された。他の東南極氷河（トッテン氷河）との比較により、氷河近傍の海底地形・海洋循環場には地域性がある一方、沖合暖水を氷河方向へと効率的に輸送する時計回りの海洋循環（ジャイヤ・定在性渦）の存在が、「冷たい海」として認識されてきた東南極沿岸で局所的な暖水流入を伴う顕著な棚氷底面融解を引き起こす外洋側の背景要因の1つであることが見出された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

南極氷床の質量損失を加速させている主要因は「周囲の海」による棚氷底面の融解促進であり、精度の高い海水準変動の将来予測には氷床質量損失に対する海洋の本質的役割の理解が不可欠である。西南極と比べ、東南極では特に沖合起源暖水による棚氷底面融解プロセスやその背景要因に関する知見は乏しく、理解が大きく遅れていたが、暖水流入を伴う東南極・白瀬氷河域での顕著な底面融解プロセスとその背景要因を提示した本課題の成果はIPCC第６次報告書にも引用されるなど、東南極氷床―海洋相互作用研究の進展に貢献した。

研究成果

• [国際共同研究] British Antarctic Survey(英国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] British Antarctic Survey(英国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] British Antarctic Survey(英国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] British Antarctic Survey(英国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [雑誌論文] Modeling seasonal-to-decadal ocean?cryosphere interactions along the Sabrina Coast, East Antarctica (2024)
  • 著者名/発表者名: Kusahara Kazuya、Hirano Daisuke、Fujii Masakazu、Fraser Alexander D.、Tamura Takeshi、Mizobata Kohei、Williams Guy D.、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 18 号: 1 ページ: 43-73
  • DOI: 10.5194/tc-18-43-2024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On-shelf circulation of warm water toward the Totten Ice Shelf in East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kusahara Kazuya、Fujii Masakazu、Yamazaki Kaihe、Nakayama Yoshihiro、Ono Kazuya、Itaki Takuya、Aoyama Yuichi、Simizu Daisuke、Mizobata Kohei、Ohshima Kay I.、Nogi Yoshifumi、Rintoul Stephen R.、van Wijk Esmee、Greenbaum Jamin S.、Blankenship Donald D.、Saito Koji、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 4955-4955
  • DOI: 10.1038/s41467-023-39764-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Warm surface waters increase Antarctic ice shelf melt and delay dense water formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Aoki Shigeru、Takahashi Tomoki、Yamazaki Kaihe、Hirano Daisuke、Ono Kazuya、Kusahara Kazuya、Tamura Takeshi、Williams Guy D.
  • 雑誌名: Communications Earth & Environment 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00456-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impacts of basal melting of the Totten Ice Shelf and biological productivity on marine biogeochemical components in Sabrina Coast, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura Tetsuya P.、Nomura Daiki、Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kiuchi Masaaki、Hashida Gen、Makabe Ryosuke、Ono Kazuya、Ushio Shuki、Yamazaki Kaihe、Nakayama Yoshihiro、Takahashi Keigo D.、Sasaki Hiroko、Murase Hiroto、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: in press 号: 9
  • DOI: 10.1029/2022gb007510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of basal melting of the Shirase Glacier Tongue on the CO 2 system in L?tzow‐Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi Masaaki、Nomura Daiki、Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Hashida Gen、Ushio Shuki、Simizu Daisuke、Ono Kazuya、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 巻: － 号: 5
  • DOI: 10.1029/2020jg005762
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shoreward intrusion of oceanic surface waters alters physical and biological ocean structures on the Antarctic continental shelf during winter: Observations from instrumented seals (2021)
  • 著者名/発表者名: Kokubun Nobuo、Tanabe Yukiko、Hirano Daisuke、Mensah Vigan、Tamura Takeshi、Aoki Shigeru、Takahashi Akinori
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: 66 号: 10 ページ: 3740-3753
  • DOI: 10.1002/lno.11914
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling intensive ocean-cryosphere interactions in Luzow-Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Kusahara Kazuya、Hirano Daisuke、Fujii Masakazu、Fraser Alexander D.、Tamura Takeshi
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 15 号: 4 ページ: 1697-1717
  • DOI: 10.5194/tc-15-1697-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strong ice-ocean interaction beneath Shirase Glacier Tongue in East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirano Daisuke、Tamura Takeshi、Kusahara Kazuya、Ohshima Kay I.、Nicholls Keith W.、Ushio Shuki、Simizu Daisuke、Ono Kazuya、Fujii Masakazu、Nogi Yoshifumi、Aoki Shigeru
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41467-020-17527-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 東南極における海域ー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: 菅沼 悠介, 石輪 健樹, 川又 基人, 奥野 淳一, 香月 興太, 板木 拓也, 関 宰, 金田 平太郎, 松井 浩紀, 羽田 裕貴, 藤井 昌和, 平野 大輔
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 129 ページ: 591-610
  • NAID: 130007938997
  • 査読あり
• [学会発表] Mid-Holocene retreat of ice shelves off Totten Glacier, East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Itaki, T., Y. Suganuma, O. Seki, T. Omori, A. Amano, T. Ishiwa, Y. Suzuki, S. Owari, Y. Haneda, K. Sekie, Y. Yamazaki, D. Hirano, M. Ikehara, S. Aoki
  • 学会等名: INSTANT2023
  • 国際学会
• [学会発表] Poleward transport of mCDW mediated by standing eddies in Southern Ocean Indian Sector (2023)
  • 著者名/発表者名: Mizobata, K., D. Hirano, K. Kusahara, S. Aoki, R. Makabe and T. Tamura
  • 学会等名: Southern Ocean Observing System Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Outcomes of Research of Ocean-ice BOundary InTeraction and Change around Antarctica (ROBOTICA) (2023)
  • 著者名/発表者名: Aoki, S. and Team ROBOTICA
  • 学会等名: Southern Ocean Observing System Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Revisiting circulation and water masses over the East Antarctic margin (80-150°E) (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki., K, K. Katsumata, D. Hirano, D. Nomura, H. Sasaki, H. Murase, S. Aoki
  • 学会等名: Southern Ocean Observing System Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Deep and shallow warm water intrusion on the continental shelf off East Antarctic coasts (2023)
  • 著者名/発表者名: Aoki, S., T. Tamura, and Team ROBOTICA
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Polar Ocean and Global Change
  • 国際学会
• [学会発表] 海底地形に制約された完新世の東南極トッテン氷床変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 板木拓也，菅沼悠介，関宰, 大森貴之，石輪健樹，奥野淳一，中山佳洋，小長谷貴志，天野敦子，清家弘治，山本正伸，平野大輔，藤井昌和，鈴木克明，尾張聡子，池原実，阿部彩子，青木茂
  • 学会等名: 日本地質学会第130年学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 東南極トッテン棚氷周辺海域における棚氷-海洋相互作用に関する数値モデリング (2023)
  • 著者名/発表者名: 草原 和弥, 平野 大輔, 藤井 昌和, 田村 岳史, 溝端 浩平, 青木 茂
  • 学会等名: 雪氷研究大会2023
• [学会発表] Modeling ocean-cryosphere interactions along the Sabrina Coast (2023)
  • 著者名/発表者名: Kusahara, K., D. Hirano, M. Fujii, A.D. Fraser, T. Tamura, K. Mizobata, G.D. Williams, S. Aoki
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] On-Shelf Circulation of Warm Water Toward the Totten Ice Shelf, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Stephen R. Rintoul, Esmee van Wijk, Jamin S. Greenbaum, Donald D. Blankenship, Shigeru Aoki
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Shoreward intrusion of oceanic surface waters alters physical and biological ocean structures on the Antarctic continental shelf during winter: Observations from instrumented seals (2022)
  • 著者名/発表者名: Kokubun, N., Y. Tanabe, D. Hirano, V. Mensah, T. Tamura, S. Aoki, and A. Takahashi
  • 学会等名: 10th SCAR Open Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 東南極における氷床海洋相互作用の観測研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平野大輔
  • 学会等名: 日本地質学会第129年学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 東南極トッテン棚氷周辺海域の海洋-海氷-棚氷数値モデリング (2022)
  • 著者名/発表者名: 草原 和弥、平野 大輔、藤井 昌和、田村 岳史、溝端 浩平、青木 茂
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] Abrupt Holocene ice-sheet retreat in Lutzow-Holm Bay, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Suganuma, Y. Haneda, T. Itaki, O. Seki, T. Ishiwa, M. Kawamata, M. Fujii, K. Kusahara, D. Hirano, M. Iwai, Y. Kato, H. Matsui, A. Amano, K. Katsuki, T. Omori, M. Hirabayashi, H. Matsuzaki, T. Yamagata, M. Ito, S. Sugiyama, N. Nishida, J. Okuno, M. Ikehara, H. Miura
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] Summer carbonate chemistry near the Totten Ice Shelf, Sabrina Coast, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tamura, Daiki Nomura, Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Masaaki Kiuchi, Gen Hashida, Shigeru Aoki, Hiroko Sasaki, Hiroto Murase
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] Spatiotemporal high-resolution mapping of biological production in the Southern Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Xiangxing Lai, Xianliang Pan, Bofeng Li, Ryosuke Makabe, Daisuke Hirano, Yutaka Watanabe
  • 学会等名: The 12nd Symposium on Polar research
• [学会発表] The Heart of the East AnTarctic CRyosphere-Ocean Synergy System (HEAT-CROSS) (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizobata, K., T. Tamura, D. Hirano, R. Makabe
  • 学会等名: The 11st Symposium on Polar research
• [学会発表] Cosmonaut Sea Meso-scale Oceanic Structure Survey (CoSMOSS) (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki, S., D. Hirano, T. Tamura, K. Mizobata, K. Kusahara
  • 学会等名: The 11st Symposium on Polar research
• [学会発表] Modeling warm water intrusion into Lutzow-Holm Bay, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: 草原 和弥，平野 大輔，藤井 昌和，Fraser Alexander，田村 岳史
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] ウェッデルアザラシによる冬期南極海沿岸の海洋観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 國分 亙彦，田邊 優貴子，田村 岳史，Vigan Mensah，平野 大輔，青木 茂
  • 学会等名: 日本海洋学会2020年度秋季大会