海氷内部における炭酸カルシウム結晶の生成メカニズムの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K16135
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 野村 大樹 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (70550739)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 海氷 / 炭酸カルシウム / 炭素循環 / 極域海洋

研究実績の概要

イカイトは、炭酸カルシウムの6 水和塩の結晶であり、近年、遂に南極海の海氷内から発見された。しかし、海氷内でイカイトがどのような条件で、どれだけ生成するか等のメカニズムについては全く分かっていない。本研究では、海氷内に存在するイカイトの析出メカニズムを明らかにすることを目的とし、室内海氷生成実験および野外海氷現場観測を実施した。

1. 室内海氷生成実験：北海道大学低温実験施設を利用し、海氷生成タンクで人工海氷を作成した。結氷温度および時間、海水の化学成分（pH）を調整し、様々な条件で実験を実施した。結氷温度が低いほど、海氷内部の温度が低下し、海氷内ブラインにおける化学成分が濃縮することによって、イカイト結晶の数は多くなった。また、結氷時間が長いほど、イカイト結晶が成長するためサイズは大きくなった。そして、海水のpHを高くした際、通常の海水に対してイカイト結晶の数は多くなった。以上の結果より、条件（結氷温度、時間、海水の化学成分）によって、イカイトの析出条件を詳細に記述することが出来た。

2. 野外海氷現場観測：ノルウェー極地研究所が所有する砕氷船『Lance』を用いた北極海での長期海氷観測航海（平成27 年1-6 月）および海上保安庁が所有する砕氷巡視船『そうや』を用いたオホーツク海での海氷観測航海においてイカイトサンプル採取を試みた。航海中、海氷を約100サンプル採取し、イカイト結晶の有無を確認した。しかし、すべてのサンプルにおいてイカイト結晶は発見されなかった。近年極域では、海氷上の積雪が顕著であり、雪の断熱効果によって、海氷温度が-6度以上と高いために、イカイト析出に至らなかったと考えた。また、近年の海洋酸性化によるpHの低下などもイカイト結晶の析出を抑制したために、イカイト析出に至らなかったと考えた。

研究成果

• [国際共同研究] ノルウェー極地研究所/ノルウェー海洋研究所(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: ノルウェー極地研究所/ノルウェー海洋研究所
• [国際共同研究] ブリュッセル自由大学/リエージュ大学(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: ブリュッセル自由大学/リエージュ大学
• [国際共同研究] タスマニア大学/オーストラリア南極局(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: タスマニア大学/オーストラリア南極局
• [国際共同研究] アルフレッドウェゲナー極地海洋研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: アルフレッドウェゲナー極地海洋研究所
• [雑誌論文] Macro-nutrient concentrations in Antarctic pack ice: Overall patterns and overlooked processes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fripiat F, Meiners K.M, Vancoppenolle M, Ackley S.F, Arrigo K, Carnat G, Cozzi S, Delille B, Dieckmann G.S, Dunbar R.B, Fransson A, Kattner G, Kennedy H, Lannuzel D, Munro D.R, Nomura D, Papadimitriou S, Rintala J.M, Schoemann V, Stefels J, Steiner N, Thomas D.N, Tison J-L.
  • 雑誌名: Elementa-Science of the Anthropocene 巻: 5, 13 ページ: -
  • DOI: DOI: https://doi.org/10.1525/elementa.217
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On the extraordinary snow on the sea ice off East Antarctica in late winter, 2012 (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyota T, Massom R, Lecomte O, Nomura D, Heil P, Tamura T, Fraser A.D.
  • 雑誌名: Deep-Sea Research Part II 巻: 131 ページ: 53-67
  • DOI: doi:10.1016/j.dsr2.2016.02.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of elevated CO2 concentration on the microalgae in Antarctic pack ice algal communities. (2016)
  • 著者名/発表者名: Coad T, McMinn A, Nomura D, Martin A
  • 雑誌名: Deep-Sea Research Part II 巻: 131 ページ: 60-69
  • DOI: doi:10.1016/j.dsr2.2016.01.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DMSP and DMS cycling within Antarctic sea ice during the winter spring transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Damm E, Nomura D, Dieckmann G.S, Martin A, Meiners K.M.
  • 雑誌名: Deep-Sea Research Part II 巻: 131 ページ: 150-159
  • DOI: doi:10.1016/j.dsr2.2015.12.015
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Macronutrients in Sea Ice: Overall Patterns and Related Processes (2017)
  • 著者名/発表者名: Fripiat F, Meiners K.M, Vancoppenolle M, Ackley S.F, Arrigo K, Carnat G, Cozzi S, Delille B, Dieckmann G.S, Dunbar R.B, Fransson A, Kattner G, Kennedy H, Lannuzel D, Munro D.R, Nomura D, Papadimitriou S, Rintala J.M, Schoemann V, Stefels J, Steiner N, Thomas D.N, Tison J-L.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Polar Marine Science
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott in Ventura, CA, United States
  • 年月日: 2017-03-26 – 2017-03-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Influence of sea-ice crack formation on the spatial distribution of nutrients and microalgae in flooded Antarctic multi-year sea ice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., S. Aoki, D. Simizu, T. Iida.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Polar Marine Science
  • 発表場所: Ventura Beach Marriott in Ventura, CA, United States
  • 年月日: 2017-03-26 – 2017-03-31
  • 国際学会
• [学会発表] Snow contribution to the air-sea ice gas exchange process (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura D.
  • 学会等名: J-ARC Net meeting
  • 発表場所: 北海道大学創成研究機構（北海道札幌市）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [学会発表] リュツォホルム湾広域における海水および海氷コア採取の必要性と今後の展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村大樹, 牛尾収輝, 豊田威信, 田村岳史, 清水大輔, 平野大輔, 小野数也, 橋田元, 青木茂
  • 学会等名: ROBOTICA研究集会
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2017-01-14 – 2017-01-14
• [学会発表] Quasi-periodic breakup of multi-year landfast ice in Lutzow-Holm Bay, Antarctica: Physical processes and some possible factors of breakup events (2016)
  • 著者名/発表者名: Ushio S., T. Toyota, D. Nomura, K. Naoki
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Growth and decay processes deduced from the fast-ice cores collected near the Syowa Station (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyota T., S. Ushio, T. Tamura, D. Nomura, K. Naoki, A. Fraser
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Incorporation and degradation processes of biogeochemical compounds within Antarctic multi-year land-fast sea ic (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., S. Aoki, D. Simizu, T. Toyota, S. Ushio, K. Naoki, T. Tamura
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Interpretation of both-polar environmental variability through the investigation of sea ice variability (2016)
  • 著者名/発表者名: Tamura T., K. Mizobata, E. Watanabe, M. Sampei, M. Yamamoto, D. Nomura, J. Nishioka, Y. Watanabe
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] CO2 fluxes from younger and thinner Arctic sea ice (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., M. A. Granskog, B. Delille, A. Fransson, A. Silyakova, L. Cohen, M. Chierici, G. S. Dieckmann, S. R. Hudson, K. I. Ohshima
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] 室内実験による海氷表面でのブロモホルム生成機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野村大樹, 大木淳之, P. Assmy, 今井良輔
  • 学会等名: 日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] Observations of Arctic sea ice and ocean biogeochemistry in the new thinner ice era: the N-ICE2015 drift ice expedition (2016)
  • 著者名/発表者名: Granskog M.A., P. Assmy, P. Duarte, M. Ferndez-Mndez, A. Fransson, H. Kauko, L.M. Olsen, M. Chierici, D. Nomura, C. J. Munday H. Steen
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Role of sea-ice crack formation on biological productivity and transport of biogeochemical components into sea ice (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., S. Aoki, D. Simizu.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Wintertime sea-ice chemistry and influence of glacial freshwater discharge during two contrasting years in a Spitsbergen fjord. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fransson A., M. Chierici, D. Nomura, M. A. Granskog, S. Kristiansen, T. Martma, G. Nehke
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Sea-ice biogeochemistry in the Arctic Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura D.
  • 学会等名: Japan－Norway Arctic Science and Innovation Week 2016
  • 発表場所: Tokyo International Exchange Center, Minato-ku, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-06-02 – 2016-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] 海氷変動を軸とした両極の環境変動の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村岳史, 溝端浩平, 渡邉英嗣, 三瓶真, 山本正伸, 野村大樹, 西岡純, 渡邉豊
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 南大洋インド洋区季節海氷域における溶存炭酸物質の空間分布と時間変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋田元, 高村友海, 野村大樹, 吉川久幸
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] Winter-to-spring evolution of Arctic Ocean acidification state in under-ice water and effect of sea-ice dynamics during N-ICE2015 ice drift project (2016)
  • 著者名/発表者名: Fransson A., M. Chierici, P. Assmy, P. Dodd, A. Meyer, M. A. Granskog, D. Nomura, A. Rusel, M. Fernndez-Mndez, A. Silyakova, H. Steen
  • 学会等名: 4th International Symposium on the Ocean in a High-CO2 World
  • 発表場所: Hotel Grand Chancellor, Hobart, Tasmania, Australia
  • 年月日: 2016-05-03 – 2016-05-06
  • 国際学会
• [学会発表] Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC). (2016)
  • 著者名/発表者名: Dethloff K., M. Rex, M. Shupe, A. Sommerfeld, ......D. Nomura, I. Peeken, J. Pelon, D. Perovich, O. Persson, C. Provost, B. M. Wendisch, H. Yang, X. Zhang.
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2016, 20 April
  • 発表場所: Austria Center Vienna, Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-17 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [備考] Daiki Nomura sea ice biogeochemistry
  • URL: https://dnomura.jimdo.com/
• [備考] Hokusui-ocean-biogeochemistry
  • URL: https://hokusui-ocean-biogeochemistry.jimdo.com/