固体地球と氷床の相互作用

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 熱ー水ー物質の巨大リザーバ：全球環境変動を駆動する南大洋・南極氷床
• 研究課題/領域番号: 17H06321
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 福田 洋一 京都大学, 理学研究科, 教授 (30133854)
• 研究分担者: 奥野 淳一 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00376542) ; 風間 卓仁 京都大学, 理学研究科, 助教 (20700363) ; 西島 潤 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40315114) ; 中村 和樹 日本大学, 工学部, 准教授 (60435500) ; 菅沼 悠介 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (70431898) ; 土井 浩一郎 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (80290873)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: GIA / 氷床変動 / 海面上昇 / 東南極 / 絶対重力測定 / 表面露出年代測定 / 地形観測

研究実績の概要

2018年度研究では、絶対重力測定やGNSS測定データ、湖沼コアや表面露出年代測定用試料など、南極昭和基地や周辺地域で前年度までに取得したデータ解析やサンプル・データの処理・解析、各種衛星データの解析を進めると同時に、新たなGIAモデル計算を実施することで、既存の南極氷床変動史を用いた地殻変動速度、重力変化のGIA モデル依存性等についての検証研究も行った。また、2017年度に実施することはできなかった外国基地での絶対重力観測についても、繰越した経費を用いドローニングモードランドのノルウェーおよびインド基地で実施し、良好なデータを取得した。
この内、測地学的観測の成果としては、リュツォ・ホルム湾の露岩地域で将来の変動の基準となる新たな絶対重力値を得たことや、昭和基地での重力変化勾配が2010年以降は降雪量増大の影響を受けている可能性を示したことが挙げられる。また、地形学的調査では、新たに開発した可搬型パーカッションピストンコアラーの有用性を示したことや、表面露出年代測定からは約14-9 kaごろにかけてリュツオホルム湾南部で急激に氷床後退が進んだことが確認された。
さらに，昭和基地や周辺地域で実施されている各種測地観測との比較を進めるためのGIAモデルの開発として、従来使用していた自転の効果を含めた粘弾性球殻の変形モデルについて、鉛直地殻変動に加えて重力場変動を計算可能に拡張し、標準的な南極氷床融解モデルを用いた鉛直地殻変動と重力変化を求めた。その上で、異なる粘性モデルの組み合わせによる数値計算との比較を行った結果、完新世以降の氷床融解史の改訂の必要性や、現在の荷重変動（積雪等）による影響を詳細に評価する必要があることが明らかになった。

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

2018年度の当初計画としては、以下の項目を予定していた。（１）繰越経費による東南極の外国基地（ノルウェー，インド）での絶対重力測定およびGNSS測定を実施する。（２） 前年度の現地調査で取得した氷河地形・堆積物データのマッピングとその解析。（３）公募研究と連携した各種衛星データの解析と氷床変動モデルの構築。（４） 表面露出年代法による氷床後退時期の決定、および、（５）新たなGIAモデルの開発および，氷床流動，海水準変動との相互作用についての検討。
この内（３）については、公募研究として直接密接な連携を進める適当な課題が得られなかったが，SARデータ解析等による氷床流動研究などを進めており，順調に推移している。その他、研究実績の概要で述べた通り、ほぼ順調に実施されており、特に(5)については、本研究経費で雇用した研究員を中心にGIAモデルの改良を進めることで、本研究に関連するさまざまなデータの統合に向けた研究が進みつつある。
さらに、次年度以降の観測に向けて、絶対重力計の検定・整備、新型コアラーのさらなる改良、表面露出年代の信頼性を高めるための磁気特性を用いた風化度評価方法（相対的年代測定法）の開発など、順調に推移している。

今後の研究の推進方策

本計画研究では、当初計画はほぼ予定どおり達成されており、今後の研究計画についても当初計画に準じて実施する。具体的に、主な観測実施計画として以下を予定している。
2019年度：南極外国基地（韓国，イタリア）での絶対重力測定とGNSS観測、東南極沿岸域（海洋）及び湖沼における堆積物掘削調査およびROV探査の実施 、国際深海科学掘削計画（IODP），およびフランス海洋調査船による南大洋掘削に参加。
2020年度：昭和基地およびその周辺地域（アムンゼン湾地域）での絶対重力およびGNSS測定、外国基地（インド，ベルギー）における絶対重力測定、新型コアラーによる浅海，湖沼での堆積物掘削調査，ROV探査。
以上の観測計画に加え、最終年度に向け、各種取得済みデータの解析推進、氷床・固体地球結合モデルやGIAモデル開発等の継続実施、衛星データ解析や観測機器開発に関連した新設公募研究課題との連携を進めることで、当初の目的を達成できるように全体の研究成果のとりまとめをおこなう。
なお、研究実施体制としては、研究代表者1名、研究分担者6名、研究協力者4名に、新たに研究協力者2名を追加予定であり、データ解析などをより促進するために2019年度にポスドク1名を追加雇用する。また、2019年度には大学学部生・院生向けの教科書を出版予定であり、これまで同様に、社会・国民への成果の発信に努める。

研究成果

• [国際共同研究] Norwegian Polar Institute(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: Norwegian Polar Institute
• [国際共同研究] NCAOR(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: NCAOR
• [雑誌論文] 湖底堆積物調査における携帯型採泥器具の種類と特徴について (2019)
  • 著者名/発表者名: 香月興太，瀬戸浩二，菅沼悠介，Dong Yoon Yang
  • 雑誌名: 地学雑誌（印刷中） 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] 可搬型パーカッションピストンコアラーの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，香月興太，金田平太郎，川又基人，田邊優貴子，柴田大輔
  • 雑誌名: 地学雑誌（印刷中） 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paleoclimatic and paleoceanographic records through Marine Isotope Stage 19?at the Chiba composite section, central Japan: A key reference for the Early?Middle Pleistocene Subseries boundary (2018)
  • 著者名/発表者名: Suganuma Y., Haneda Y., Kameo K., Kubota Y., Hayashi H., Itaki T., Okuda M., Head M.J., Sugaya M., Nakazato H., Igarashi A., Shikoku K., Hongo M., Watanabe M., Satoguchi Y., Takeshita Y., Nishida N., Izumi K., Kawamura K., Kawamata M., Okuno J., Yoshida T., Ogitsu I., Yabusaki H., Okada M
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 191 ページ: 406～430
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2018.04.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The weathering of granitic rocks in a hyper-arid and hypothermal environment: A case study from the S?r-Rondane Mountains, East Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru Tatsuo、Suganuma Yusuke、Oiwane Hisashi、Miura Hideki、Miura Makoto、Okuno Jun'ichi、Hayakawa Hideaki
  • 雑誌名: Geomorphology 巻: 317 ページ: 62～74
  • DOI: 10.1016/j.geomorph.2018.05.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 氷上からの湖底・海底堆積物掘削プロジェクトの報告（JARE-58/59） (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，田邊優貴子，香月興太，柴田大輔，川又基人
  • 雑誌名: 南極資料 巻: 62 ページ: 15～42
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid glaciation and a two-step sea level plunge into the Last Glacial Maximum (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Yusuke、Esat Tezer M.、Thompson William G.、Thomas Alexander L.、Webster Jody M.、Miyairi Yosuke、Sawada Chikako、Aze Takahiro、Matsuzaki Hiroyuki、Okuno Jun’ichi、Fallon Stewart、Braga Juan-Carlos、Humblet Marc、Iryu Yasufumi、Potts Donald C.、Fujita Kazuhiko、Suzuki Atsushi、Kan Hironobu
  • 雑誌名: Nature 巻: 559 ページ: 603～607
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0335-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Applying the Burr Type XII Distribution to Decompose Remanent Magnetization Curves (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhao Xiangyu、Fujii Masakazu、Suganuma Yusuke、Zhao Xiang、Jiang Zhaoxia
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 123 ページ: 8298～8311
  • DOI: doi.org/10.1029/2018JB016082
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Absolute Gravity Measurements During 2017-2018 Austral Summer Season in and around Japanese Antarctic Station, Syowa (2018)
  • 著者名/発表者名: FukudaY., Aoyama Y., Nishijima J., Ikeda H., Hattori A., Doi K., Okuno J., Kazama T.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018, Washington DC, 2018年12月
  • 国際学会
• [学会発表] 両極海域の地質・古海洋大型研究の可能性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本 正伸, 池原 実, 原田 尚美, 菅沼 悠介, 板木 拓也, 朝日 博史
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Reconstruction of Antarctic Ice Sheet Variability during the Last Interglacial (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki O., Yamamoto M., Ikehara M., Sugisaki S., Itaki T., Suganuma Y., Horikawa K.
  • 学会等名: SCAR/IASC Open Science Conference, Switzerland, June 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstruction of ice retreat history in Pine Island Bay, West Antarctica, based on sedimentary Be-10 records (2018)
  • 著者名/発表者名: Suganuma Y., Kuhn G., Hillenbrand C.D., Zondervan A.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] 可搬型パーカッションピストンコアラーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，香月興太，金田平太郎，川又基人，田邊優貴子，柴田大輔
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] A new research project on the interaction of the solid Earth and the Antarctic Ice Sheet: Summary of the first year activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 福田 洋一, 西島 潤, 風間 卓仁, 中村 和樹, 土井 浩一郎, 菅沼 悠介, 奥野 淳一, 新谷 昌人, 金田 平太郎, 青山 雄一, 三浦 英樹
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Geodetic signatures due to present and past ice-mass variations around Syowa Station, East Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥野 淳一, 土井 浩一郎, 青山 雄一, 石輪 健樹, 服部 晃久, 福田 洋一
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Ice-Sheet Mass Balance in the combined area of Shirase, Soya and Harald Glacier Basins (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本 圭香, 福田 洋一, 本山 秀明
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] 東南極リュツォ・ホルム湾露岩域における A10重力計を用いた絶対重力測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西島 潤, 青山 雄一, 池田 博, 服部 晃久, 土井 浩一郎, 福田 洋一,
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Role of the solid earth studies toward the future environmental monitoring (2018)
  • 著者名/発表者名: 福田 洋一, 土井 浩一郎, 青山 雄一, 奥野 淳一, 菅沼 悠介
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Relation between depth of the continental shelf and surface mass loads around the Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuno J., Miura H., Nogi Y., Hayakawa, H.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Effect of the solid Earth response to ice sheet change on the precise projection of future sea-level rise (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuno J., Nogi Y.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] A sea-level fingerprinting analysis by glacial isostatic adjustment modeling for the Antarctic Ice Sheet change from the Last Glacial Maximum to the Holocene (2018)
  • 著者名/発表者名: 石輪健樹、奥野淳一
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Global climate change driven by the Southern Ocean and the Antarctic Ice Sheet (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiwa T., Okuno J.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Sea level change due to Marinoan snowball deglaciation (2018)
  • 著者名/発表者名: Irie Y., Nakada M., Okuno J., Bao H.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Viscosity structure of Earth's mantle inferred from glacial isostatic adjustment (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakada M., Okuno J., Yokoyama Y., Irie Y., Lambeck K., Purcell A.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2018年大会, 幕張, 2018年5月
• [学会発表] Potential Antarctic Ice Sheet volume during the Last Glacial Maximum by sea-level fingerprinting using glacial isostatic adjustment modeling (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiwa T., Okuno J.
  • 学会等名: European Geoscience Union, Vienna, April 2018
  • 国際学会
• [学会発表] GIA-induced crustal deformation around Syowa Station, East Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuno J., Doi K., Aoyama Y., Ishiwa T., Hattori A
  • 学会等名: SCAR/IASC Open Science Conference, Switzerland, June 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Sea-level fingerprinting as a reconstruction of AIS history during MIS 2 (2018)
  • 著者名/発表者名: shiwa T., Okuno J.
  • 学会等名: SCAR/IASC Open Science Conference, Switzerland, June 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 白瀬氷河の流動速度と氷河末端を取り囲む定着氷の変位の推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 青木 茂, 山之口 勤, 田村 岳史, 牛尾 収輝, 土井 浩一郎
  • 学会等名: 日本リモートセンシング学会第65回(平成30年度秋季)学術講演会, サンポートホール高松, 2018年 11月
• [学会発表] Estimation of ice flow velocities of Shirase Glacier and its surrounding fast ice in Antarctica using ALOS-2/PALSAR-2 data (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kazuki, Aoki Shigeru, Yamanokuchi Tsutomu, Tamura Takeshi, Ushio Shuki, Doi Koichiro
  • 学会等名: 第一回GRAntarctic国際シンポジウム, 国立極地研究所, 2018年12月
  • 国際学会
• [学会発表] Capability of ICA Method for separating GIA and Ice Mass Signals in Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Shi T., Fukuda Y.
  • 学会等名: 日本測地学会第130回講演会, 高知市，2018年10月
• [学会発表] 南極大陸縁辺の大陸棚深度に対する表面荷重の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥野淳一，三浦英樹
  • 学会等名: 日本第四紀学会2018年大会, 首都大学東京, 2018年8月
• [学会発表] Ice retreat history in Pine Island Bay, revealed by sedimentary Be-10 records (2018)
  • 著者名/発表者名: Suganuma Y., Kuhn G., Hillenbrand C.D., Zondervan A.
  • 学会等名: POLAR2018, Davos, June 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 氷上からの湖底・海底堆積物掘削による東南極氷床変動の定量的復元プロジェクト (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，石輪健樹，香月興太，柴田大輔，板木拓也，川又基人，田邊優貴子，奥野淳一
  • 学会等名: 日本地質学会第125年学術大会, 札幌, 2018年9月
• [学会発表] 南極湖沼掘削に向けた可搬型パーカッションピストンコアラーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅沼悠介，香月興太，金田平太郎，川又基人，田邊優貴子，柴田大輔
  • 学会等名: 日本地質学会大125年学術大会, 札幌, 2018年9月
• [学会発表] GIA モデルによる東南極氷床変動史の復元と浅海域の海底堆積物掘削に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 石輪健樹、奥野淳一、菅沼悠介、三浦英樹
  • 学会等名: 日本地質学会第125年学術大会、札幌、2018.9
• [学会発表] 白瀬氷河と氷河末端を取り囲む定着氷の流動速度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村和樹, 青木茂, 山之口勤, 田村岳史, 牛尾収輝, 土井浩一郎
  • 学会等名: 雪氷研究大会, 札幌, 2018年9月
• [学会発表] ALOS-2/PALSAR-2を用いた白瀬氷河と定着氷の変動観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村和樹
  • 学会等名: 北海道大学低温科学研究所共同利用研究集会「南極海洋‐海氷‐氷床システムの相互作用と変動」, 北海道大学, 2018年06月
• [学会発表] Crustal Deformation Derived from GPS Measurement Data around Lutzow-Holmbukta (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori A., Aoyama Y., Okuno J., Doi K.
  • 学会等名: SCAR OCS, Davos, June 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Syowa Geodetic Station in Antarctica: Current Status and Future Prospects (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori A., Otsubo T., Aoyama Y., Doi K., Higashino C.
  • 学会等名: 21st IWLR, Canberra, Nov. 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 測地観測網最大の空白：南極大陸 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大坪俊通, 日置幸介, 宮原伐折羅, 福田洋一, 土井浩一郎, 青山雄一
  • 学会等名: 南極観測シンポジウム2018, 国立極地研究所, 2018年7月
• [学会発表] InSARおよびoffset tracking手法の統合による南極氷床の流動速度マップ作成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白水薫, 土井浩一郎, 青山雄一
  • 学会等名: 日本測地学会第130回講演会, 高知県立県民文化ホール，2018年10月
• [学会発表] GNSS観測で捉えたリュツォ・ホルム湾内における変位 (2018)
  • 著者名/発表者名: 服部晃久, 青山雄一, 奥野淳一,土井浩一郎
  • 学会等名: 日本測地学会第130回講演会, 高知県立県民文化ホール，2018年10月
• [学会発表] GNSS観測で得られた2015-2017年の白瀬氷河の流動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 青山雄一, 土井浩一郎, 白水薫, 早河秀章
  • 学会等名: 日本測地学会第130回講演会, 高知県立県民文化ホール，2018年10月
• [学会発表] UAVを用いた積雪環境調査の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 青山雄一, 服部晃久, 大石孟, 土井浩一郎, 西島潤, 池田博
  • 学会等名: 日本測地学会第130回講演会, 高知県立県民文化ホール，2018年10月
• [学会発表] Campaign measurements of absolute gravity and GNSS at outcropped rock areas in East Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Y., Doi K., Okuno J., Nishijima J., Ikeda H., Hattori A., Fukuda Y.
  • 学会等名: GGHS2018, Copenhagen, Sep. 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of GIA and Antarctic ice mass changes with absolute gravimeter and GNSS by JARE (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Y., Doi K., Nishijima J., Ikeda H., Hattori A., Okuno J., Fukuda Y.
  • 学会等名: POLAR2018, Davos, June 2018
  • 国際学会
• [備考] A02-2 固体地球と氷床の相互作用（固体地球班）
  • URL: http://grantarctic.jp/pages/A02-2.html
• [備考] GRAntarctic
  • URL: http://grantarctic.jp/
• [産業財産権] 土砂採取装置 (2018)
  • 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
  • 産業財産権番号: 2018-240581