南極氷床コア高解像度大気組成分析に基づく退氷期における気候・海洋・氷床変動の解明（国際共同研究強化）

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15KK0027
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 川村 賢二 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (90431478)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• キーワード: メタン / 氷床コア / 連続解析 / 希ガス / 年代決定 / 古気候・古環境 / 南極 / グリーンランド

研究実績の概要

本研究では、下記の４課題に複数の国際共同研究を持って取り組むことを目的としている。１）氷床コア中の窒素や希ガスの濃度と同位体について、大気が氷床へ取り込まれるプロセスの理解を進める。２）連続融解分析手法における気液分離技術とキャリブレーション手法を確立する。３）過去6万年にわたるWAIS Divideコアとドームふじコア間の年代対比を行う。４）南極氷床の深層掘削に関して、年代決定や掘削点の条件を検討する。
今年度は特に上記の２）に関して外国機関と共同で南極及びグリーンランドのメタン濃度の連続分析を実施及び既存データの解析を実施し、キャリブレーションの課題となっているガスの抽出効率の評価手法を検討した。連続分析結果を正確に評価するため、氷を個別に切り出して分析する手法による高精度分析も実施した（研究協力者：国立極地研究所・特任研究員・大藪幾美）。双方の測定結果の比較から、連続融解分析装置によるメタン濃度は真の値から約20 ppb以内に収まるが、測定日によってキャリブレーションの確度が異なることも明らかになった。
大気が氷床に取り込まれる過程に関する課題については、フィルン中における窒素及び希ガスの分別プロセスの種類と強度についてメールベースで外国共同研究者と検討を進めた。ドームふじコアとWAIS Divideコアとの間の年代対比に関連して、ドームふじコアとドームCコアの間の年代対比結果を検討した。両コア間については、過去22万年にわたって1401点の束縛点がすでに設けられており、その有効利用を主に国内側で検討した。南極氷床の深部年代の推定方法と、現在までに掘削されたコアより古い氷が存在する地域については、基盤地形と底面融解が重要であるため、ドームふじ周辺地域における既存データの検討と今後の探査の条件を外国機関とメールやビデオ会合により検討した。

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

今年度はメタン濃度の連続融解分析のキャリブレーション手法の確立に向けて特に進展があった。コペンハーゲン大学に滞在して双方の気液分離装置の概略と抽出効率について情報交換を行い、国立極地研究所において抽出効率を評価し改良するための実験ラインを整備し数種類の実験を行った。超純水と標準ガスを混合し抽出・分析するキャリブレーション手法では、補正後のメタン濃度が標準ガス検定値より高くなる。その原因として、超純水からメタンを排除するための導入している窒素の影響が考えられた。超純水の脱気手法を試験的に導入した結果、装置を通して分析した標準ガスの濃度が検定値に近づいた。また、氷床コアの解析も実施した。完新世で最大の濃度変動が見られる約8200年前と、その前の濃度の変動幅が小さい期間を選定し、ドームふじコアを連続分析した。このデータを評価するため、氷を個別に切り出して分析する手法による高精度分析も実施した（研究協力者：国立極地研究所・特任研究員・大藪幾美）。双方の測定結果の比較から、連続融解分析装置によるメタン濃度は真の値から約20 ppb以内に収まるが、測定日によってキャリブレーションの確度が異なることも明らかになった。
その他、大気が氷床に取り込まれる過程に関する課題については、スクリップス海洋研究所とのメールによる議論を重ねており、フィルン中における窒素及び希ガスの分別プロセスの種類と強度について検討した。ドームふじコアと他のコアとの間の年代対比については、両コアを直接対比する方法のほかに、他のコアとの比較による間接的な対比も考えられる。ドームふじコアとドームCコアの間の年代対比は過去22万年にわたって1401点の束縛点がすでに設けられており、その利用を検討した。南極氷床の深部年代と、現在までに掘削されたコアより古い氷が存在する地域について、氷床探査と年代推定についての検討を重ねている。

今後の研究の推進方策

平成29年度には、メタン濃度のキャリブレーション手法をさらに洗練させるための開発と実験をコペンハーゲン大学等との共同で行う。また、大気の氷床への取り込み過程については、スクリップス海洋研究所との共同で理論的考察と実験的な検証を進めるが、そのために国立極地研究所において希ガスの抽出と同位体比・濃度比分析のラインを構築する方針としている。コア間の年代対比については、WAIS Divideコアとドームふじコアとの火山シグナルデータを用いた初期的な対比を行い、両コアの直接対比とドームCコアを通した間接対比の比較を進める。南極氷床の古い氷の年代とその決定については、ドームふじ近傍の基盤地形データの整備と新規取得に向けた活動を実施する。

研究成果

• [雑誌論文] State dependence of climatic instability over the past 720,000 years from Antarctic ice cores and climate modeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, K., Abe-Ouchi, A., Motoyama, H., Ageta, Y., Aoki, S., Azuma, N., Fujii, Y., Fujita, K., Fujita, S., Fukui, K., Furukawa, T., Furusaki, A., Goto-Azuma, K., Greve, R., Hirabayashi, M., Hondoh, T., Hori, A., Horikawa, S., Horiuchi, K., Igarashi, M., Iizuka, Y., Kameda, T. et al.(計64名)
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 ページ: N/A
  • DOI: 10.1126/sciadv.1600446
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The recent warming trend in North Greenland (2017)
  • 著者名/発表者名: Anais J. Orsi, Kenji Kawamura, Valerie Masson-Delmotte, Xavier Fettweis, Jason E. Box, Dorthe Dahl-Jensen, Gary D. Clow, Amaelle Landais, Jeffrey P. Severinghaus
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: in press ページ: N/A
  • DOI: 10.1002/2016GL072212
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Climate dependent contrast in surface mass balance in East Antarctica over the past 216 ka (2016)
  • 著者名/発表者名: Parrenin, F., Fujita, S., Abe-Ouchi, A., Kawamura, K., Masson-Delmotte, V., Motoyama, H., Saito, F., Severi, M., Stenni, B., Uemura, R., Wolff, E.W.
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 62 ページ: 1037-1048
  • DOI: 10.1017/jog.2016.85
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interglacials of the last 800,000 years (2016)
  • 著者名/発表者名: Berger, A. et al. (Kawamura, K. 32名中22番目）
  • 雑誌名: Reviews of Geophysics 巻: 54 ページ: 162-219
  • DOI: 10.1002/2015RG000482
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A sequential Bayesian approach for the estimation of the age-depth relationship of the Dome Fuji ice core (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakano, S., Suzuki, K., Kawamura, K., Parrenin, F., Higuchi, T.
  • 雑誌名: Nonlinear Processes in Geophysics 巻: 23 ページ: 31-44
  • DOI: 10.5194/npg-23-31-2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Methane measurement of ice cores using continuous flow analysis system (2016)
  • 著者名/発表者名: Miho Arai, Kenji Kawamura, Kyotaro Kitamura, Kumiko Goto-Azuma, Jun Ogata
  • 学会等名: Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: 国立極地研究所、東京
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary results of atmospheric CH4 concentration during the Holocene reconstructed from the NEEM (Greenland) and Dome Fuji (East Antarctica) ice cores (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Oyabu, K. Kawamura, K. Goto-Azuma, K. Kitamura, S. Aoki, T. Nakazawa, E. J. Brook and T. Blunier
  • 学会等名: Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: 国立極地研究所、東京
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Drilling of deep ice core exceeding 800,000 years for reconstructing past climate (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawamura, Shuji Fujita, Kumiko Goto-Azuma, Hideaki Motoyama, Fumio Nakazawa, Dome Fuji Ice Core Consortium
  • 学会等名: Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: 国立極地研究所、東京
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Updates on O2/N2 dating of the Dome Fuji ice core, and some analyses on Terminations (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawamura, Ikumi Oyabu, Shuji Aoki and Takakiyo Nakazawa
  • 学会等名: Second QUIGS Workshop “Glacial Terminations: Timing & Shape”
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2016-10-19 – 2016-10-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] ドームふじアイスコアコンソーシアム
  • URL: http://polaris.nipr.ac.jp/~icc/NC/htdocs/
• [備考] リサーチマップ（川村賢二）
  • URL: http://researchmap.jp/read0210571/