氷床コア中の硫酸・硝酸の三酸素同位体組成を用いた過去80年間の大気酸化力の復元

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05884
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 服部 祥平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70700152)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 三酸素同位体組成 / 硫酸 / 硝酸 / エアロゾル / アイスコア / 北極 / GEOS-Chem / 大気化学輸送モデル

研究実績の概要

本研究は4年計画で、氷床コアの分析・解析によって過去の人間活動と窒素・硫黄循環や大気酸化過程の変遷を復元することを目的としている。当該年度は、前年度に得られたSE-Domeコアの硫酸の三酸素同位体組成の変動記録を説明するプロセスの解析に主眼をおいて研究を行った。特に、硫酸の三酸素同位体組成が1970年以降上昇している理由に対して、大気酸性度が1970年代以降に低下(= 雲pHが上昇)したことよりオゾン酸化による大気硫酸生成が高まったことが要因となっていることが示唆された。これを再現するため、GEOS-Chem3次元大気化学輸送モデルを用い、ベースの大気循環場及び大気化学反応に加え。各硫酸生成反応に由来する硫酸を区別・追跡するソースコード編集を行い、モデル内の硫酸の三酸素同位体組成を算出できるように改良した。その結果、SE-Domeの観測記録とGEOS-Chemモデルは良く一致していた。この結果を投稿中である。以上のように、大気-雪氷圏における様々な大気化学プロセスの解析に硫酸・硝酸の三酸素同位体組成が有効であることを示唆するに至った。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Washington
• [国際共同研究] University of Grenoble Alpes/University of Lyon(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University of Grenoble Alpes/University of Lyon
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Chinese Academy of Sciences
• [雑誌論文] Homogeneous sulfur isotope signature in East Antarctica and implication for sulfur source shifts through the last glacial-interglacial cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishino Sakiko、Hattori Shohei、Savarino Joel、Legrand Michel、Albalat Emmanuelle、Albarede Francis、Preunkert Susanne、Jourdain Bruno、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 12378
  • DOI: 10.1038/s41598-019-48801-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isotopic evidence for seasonality of microbial internal nitrogen cycles in a temperate forested catchment with heavy snowfall (2019)
  • 著者名/発表者名: Hattori Shohei、Nunez Palma Yoshio、Itoh Yuko、Kawasaki Moeko、Fujihara Yoichi、Takase Keiji、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 690 ページ: 290～299
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced marine phytoplankton sulphur emissions in the Southern Ocean during the past seven glacials (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto-Azuma K.、Hirabayashi M.、Motoyama H.、Miyake T.、Kuramoto T.、Uemura R.、Igarashi M.、Iizuka Y.、Sakurai T.、Horikawa S.、Suzuki K.、Suzuki T.、Fujita K.、Kondo Y.、Hattori S.、Fujii Y.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 3247
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11128-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tracing the sources and formation pathways of atmospheric particulate nitrate over the Pacific Ocean using stable isotopes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamezaki Kazuki、Hattori Shohei、Iwamoto Yoko、Ishino Sakiko、Furutani Hiroshi、Miki Yusuke、Uematsu Mitsuo、Miura Kazuhiko、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 209 ページ: 152～166
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.04.026
  • 査読あり
• [学会発表] SE-Domeアイスコアの硫酸三酸素同位体組成から復元される過去60年における大気硫酸生成反応の変遷 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祥平、飯塚 芳徳、藤田 耕史、植村 立、石野 咲子、大島 長、鈴木 希実、的場 澄人、鶴田 明日香、Savarino Joel、吉田 尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Isotopic constrains on sources and formation pathways of atmospheric nitrate in Mt. Everest (2019)
  • 著者名/発表者名: Kun Wang、Shohei Hattori、Shichang Kang、Mang Lin、Naohiro Yoshida
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a large volume sampling system for measuring stable isotope analysis of carbonyl sulfide and field observation (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀崎 和輝、服部 祥平、吉田 尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 東南極における大気硫酸の硫黄安定同位体組成の季節変動と大気硫黄循環への示唆 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石野 咲子、服部 祥平、Joel Savarino、Michel Legrand、Susanne Preunkert、Bruno Jourdain、Francis Albarede、Emmanuelle Albalat、吉田 尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 高緯度北極スバールバルの氷河後退域における土壌硝化能の遷移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 健太郎、田邊 優貴子、小野 圭介、浅野 眞希、服部 祥平、内田 雅己、早津 雅仁
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] アイスコアによる過去の大気エアロゾルの復元とその変動要因 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 芳徳、植村 立、藤田 耕史、服部 祥平、関 宰、大島 長、大野 浩、的場 澄人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 太平洋赤道域で発見された低い窒素同位体組成を持つ硝酸エアロゾルが示す海洋-大気における窒素リサイクル (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祥平、亀崎 和輝、岩本 洋子、石野 咲子、植松 光夫、三浦 和彦、吉田 尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祥平, Mang Lin, 竹内 望, 藤田 耕史, Caillon Nicolas, Akers Pete, Aizen Vladimir, Nikitin Stanislav, 吉田 尚弘, Savarino Joel
  • 学会等名: 2019年度地球化学会年会
• [学会発表] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部祥平, Lin Mang, 竹内望, 藤田耕史, Nicolas Caillon, Pete Akers, Vladimir Aizen, Stanislav Nikitin, 吉田尚弘, Joel Savarino
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2019・山形）
  • 国際学会
• [学会発表] 山形県月山の樹林帯の融雪期の積雪表面に含まれる硝酸の起源 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邉茜, 服部祥平, 吉田尚弘, 竹内望
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2019・山形）
• [学会発表] The 60 years history of atmospheric sulfate formation pathways based on triple oxygen isotopic composition preserved in the SE-Dome ice core (2019)
  • 著者名/発表者名: Shohei Hattori, Yoshinori Iizuka, Koji Fujita, Ryu Uemura, Sakiko Ishino, Naga Oshima, Sumito Matoba, Nozomi Suzuki, Asuka Tsuruta, Joel Savarino, Naohiro Yoshida
  • 学会等名: 2019 AGU fall meeting
  • 国際学会
• [備考] 硫黄同位体組成が解き明かす南極硫酸エアロゾルの起源
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045087.html
• [備考] 南極の海洋生物起源の硫酸塩エアロゾルは氷期に減少していた
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045079.html