氷床コアの高時間分解能解析による急激な気候・環境変動の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15101001
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 藤井 理行 国立極地研究所, 北極圏環境研究センター・センター長, 教授 (20125214)
• 研究分担者: 本山 秀明 国立極地研究所, 研究系, 助教授 (20210099) ; 吉田 尚弘 東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 教授 (60174942) ; 神山 孝吉 国立極地研究所, 研究系, 教授 (70135507) ; 古川 晶雄 国立極地研究所, 研究系, 助手 (70261120) ; 藤田 秀二 国立極地研究所, 研究系, 助教授 (30250476)
• キーワード: 南極 / 気候変化 / 急激な気温変化 / 氷床コア / 高時間分解能解析 / 火山活動 / ドームふじ / 酸素同位体

研究概要

南極ドームふじ氷床深層コアの高時間分解能解析による気候及び環境変動の研究を、次の5項目について重点的に開始した。得られた研究成果は、「第7回南極雪氷国際シンポジウム」や国内の関連学会やシンポジウムで発表した。
1)氷床コア高時間分解能解析装置の開発及び導入:コア内部を連続融解し、1cmオーダーでの化学主成分、酸素同位体、固体微粒子濃度測定用のサンプルを自動分注する「融解連続分析/試料分注装置」の基本仕様を決定した。また、季節依存性の気泡密度や固体微粒子の散乱強度を5mmオーダーで分析する「薄片試料透過光散乱強度測定装置」の仕様を検討し、導入した。さらに、海洋生物起源物質起源の酸性度季節性をmmオーダーで抽出する「固体AC電気伝導度測定装置」の導入も図った。
2)化学主成分の季節シグナル抽出に関する基礎研究:ドームふじ積雪層の高時間分解能サンプルの分析を行い、夏季に非海洋性硫酸イオンとナトリウムイオンが最大値となり、Cl^-/Na^+が最小値となる季節変化特性を見出した。さらに、深度の異なる3つの50cmコアを2mmづつ切り出し、詳細な化学主成分解析を行い、非海洋性硫酸イオンとナトリウムイオンのピークが同期すること、ピーク間の厚さが年間積雪堆積量と解釈できるとの結論を得た。
3)透過光散乱強度の短周期変化に関する基礎研究:発光ダイオードを用いた低発熱型透過光散乱強度測定装置を開発し、50cmコアの試験的解析を行い、検出された短周期変化が季節変化に対応している可能性を見出した。また、散乱光をRBG三要素で分光検出する装置なので、光学的に土壌及び火山起源の固体微粒子を識別できる可能性も確認することができた。
4)火山活動の検出とその気温影響:固体電気伝導度測定装置により、季節変化を示すと思われる短周期変動の他、火山活動に起因すると考えられる強いピークを多数抽出した。このシグナル前後の酸素同位体組成の変化などの気温の急激な変化に関する研究を開始した。

研究成果

• [文献書誌] Fujii, Y., Kohno, M., Matoba, S., Motoyama, H., Watanabe, O.: "A 320 k-year record of microparticles in the Dome Fuji, Antarctica ice core measured by laser-light scattering."Mem.Natl Inst.Polar Res., Special Issue. 57. 46-62 (2003)
• [文献書誌] Iizuka, Y., Morimasa Takata, Takeo Hondoh, Yoshiyuki Fujii: "Short-term fluctuations in high special resolution profiles of soluble ions in the last glacial period of the Dome Fuji deep ice core"Annals of Glaciology. 39(in press). (2004)
• [文献書誌] Iizuka, Y., Yoshiyuki Fujii, Naohiko Hirasawa, Toshitaka Suzuki, Teruo Furukawa, Takeo Hondoh: "SO42- minimum in summer snow layer at Dome Fuji, Antarctica, and the probable mechanism."Journal of Geophysical Research. 109(in press). (2004)
• [文献書誌] Kohno, M., Y.Fujii, T.Hirata: "Chemical composition of volcanic glasses in visible tephra layers found in an ice core from Dome Fuji, Antarctica."Annals of Glaciology. 39(in press). (2004)
• [文献書誌] 高田守昌, 飯塚芳徳, 庄子仁, 宮本淳, Sepp Kipfstuhl, 本堂武雄, 藤田秀二, 藤井理行: "第二期DomeFUJI氷床コアプロジェクトに用いる光学層位記録装置の開発"南極資料. 47. 328-337 (2003)
• [文献書誌] Watanabe, O., Kamiyama, Shoji, H., Satow, K., Motoyama, H., Fujii, Y., Narita, H., Aiki, S.: "Dating of the Dome Fuji, Antarctica deep ice core."Memoirs of National Institute of Polar Research Special Issue. 57. 25-37 (2003)