極域雪氷の融解現象が海洋表層の二酸化炭素濃度と大気との気体交換過程に与える影響

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04715
• 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): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 氷河融解水 / 海氷 / 極域 / 二酸化炭素 / 気体交換過程

研究実績の概要

本研究の目的は、極域における雪氷の融解現象が、海洋表層の二酸化炭素（CO2）と大気ー海洋間のCO2交換過程に与える影響を解明することである。本年度は、野外観測を実施し、現場データ・試料の採取に集中した。具体的には、北極グリーンランド・ボードインフィヨルドと南極リュツォ・ホルム湾において野外観測を実施し、氷河融解水に注目した。また、オホーツク海南部およびサロマ湖での観測を実施し、海氷融解水に注目した調査を実施した。船舶もしくは海氷上に開けた穴から、鉛直採水・CTD観測（温度・塩分）を実施した。各調査で採取した試料は、各分析項目（全炭酸、アルカリ度、塩分、酸素安定同位体、栄養塩、溶存有機物、クロロフィルa、顕微鏡観察用試料など）に合わせ、融解・濾過・試薬添加などの処理し、冷凍・冷蔵・常温で持ち帰り、分析を実施した。その結果、氷河融解水の影響を受けた海水が海洋表層および氷河末端付近中層において確認された。また、氷河融解水の影響を受けた海水のCO2濃度は、周りの融解の氷河融解水の影響を受けていないものよりも低くなった。これは、融解水供給による希釈効果によるものと考えられる。また、オホーツク海南部およびサロマ湖での観測では、海氷融解水の影響を受けた海水において、CO2濃度について氷河融解水と同様な傾向の結果が得られた。本研究結果は、劇的な環境変化をもたらす雪氷の融解が、極域の淡水・炭素収支に与える影響を評価することに貢献する。

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

本年度は、予定どおり、野外観測を実施し、現場データ・試料を採取することが出来た。また、その後、解析を進めることが出来た。

今後の研究の推進方策

今後、本観測航海で採取した栄養塩データやクロロフィルa、顕微鏡観察などの結果も考慮し、氷河融解水の影響以外の生物活動によるCO2濃度変化への寄与についても解析を実施する予定である。また、野外観測で採取した雪氷を海水に添加し、海水の物理・化学・生物成分、大気―海洋間の気体交換の応答過程を室内実験より詳細に記述する。

研究成果

• [国際共同研究] アルウレッドウェゲナー極地海洋研究所/マックスプランク研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: アルウレッドウェゲナー極地海洋研究所/マックスプランク研究所
• [国際共同研究] マニトバ大学/カルガリー大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: マニトバ大学/カルガリー大学
• [国際共同研究] ブリストル大学/イギリス南極研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ブリストル大学/イギリス南極研究所
• [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] ノルウェー極地研究所(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
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Influence of sea ice crack formation on the spacial distribution of nutrients and microalgae in flooded Antarctic multi-year ice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura D, Aoki S, Simizu D, Iida T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Oceans. 巻: 123, 2 ページ: 939-951
  • DOI: DOI:10.1002/2017JC012941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upwelling of macronutrients and dissolved inorganic carbon by a subglacial freshwater driven plume in Bowdoin Fjord, northwestern Greenland (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanna N, Sugiyama S, Ohashi Y, Sakakibara D, Fukamachi Y, Nomura D.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research- Biogeosciences. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] Biogeochemical impact of Snow Cover and Cyclonic Intrusions on the Winter Weddell Sea Ice Pack. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tison J.-L, Schwegmann S, Dieckmann G. S, Rintala J. M.,Meyer H, Moreau S, Vancoppenolle M, Nomura D, Engberg S, Bloomster L. J, Heindricks S, Uhlig C, Luhtanen A. M, de Jong J, Janssens J, Carnat G, Zhou J, Delille B
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Oceans 巻: 112, 12 ページ: 9548-9571
  • DOI: https://doi.org/10.1002/2017JC013288
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Year-round surveys for air-sea ice gas flux in the Arctic Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., E. Damm, B. Loose, B. Delille, A. Fransson, M. Chierici, M.A. Granskog, J. Inoue
  • 学会等名: Fifth International Symposium on Arctic Research
  • 国際学会
• [学会発表] Glacier-ocean interaction: oceanographic observations in fjord near a calving front of Bowdoin Glacier, northwest Greenland (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanna N., S. Sugiyama, D. Sakakibara, Y. Fukamachi, D. Nomura, S. Yamasaki, S. Fukumoto, E. Podolskiy
  • 学会等名: Fifth International Symposium on Arctic Research
  • 国際学会
• [学会発表] ECV-Ice: Measuring Essential Climate Variables in Sea Ice: SCOR Working Group 152 (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., F. Fripiat, B. Else, B. Delille, M. Fernandez-Mndez, L. Miller, I. Peeken, J-M. Rintala, M.A. van Leeuwe, F. Zhang, K. Abrahamsson, J. Bowman, J. France, A. Fransson, D. Lannuzel, B. Loose, K. Meiners, C.J. Mundy, H.C. Shin, J.-L. Tison, M. Vichi
  • 学会等名: Fifth International Symposium on Arctic Research
  • 国際学会
• [学会発表] Methane chemistry in the ice covered Arctic Ocean from winter to summer time (2018)
  • 著者名/発表者名: Silyakova A., M. Kotovitch, B. Delille, D. Nomura, A. Fransson, M. Chierici, M. Granskog
  • 学会等名: 2018 Ocean Sciences meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Physical and Biogeochemical ocean studies at the boundary region of Bowdoin Glacier and its Fjord, Northwestern Greenland (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanna, Shin Sugiyama, Daiki Sakakibara, Yasushi Fukamachi, Daiki Nomura, Sungo Fukumoto, Shintaro Yamasaki, Evgeniy Podolski, Atsushi Yamaguchi
  • 学会等名: Workshop on the Dynamics and Mass Budget of Arctic Glaciers & the IASC Network on Arctic Glaciology Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Coordinating interdisciplinary and international research through CATCH (The Cryosphere and ATmospheric CHemistry). (2017)
  • 著者名/発表者名: Thomas, J., J. Murphy, T. Bartels-Rausch, M. Frey, F. McNeill, P. Shepson, K. Pratt, T. Douglas, M. Willis, J. Abbatt, A. Jones, C. Anastasio, P. Matrai, D. Nomura, K. Kim, and M. L. Melamed.
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Coordinating interdisciplinary and international research through CATCH (The Cryosphere and ATmospheric CHemistry). (2017)
  • 著者名/発表者名: Pratt, K., Thomas, J., J. Murphy, T. Bartels-Rausch, M. Frey, F. McNeill, P. Shepson, T. Douglas, M. Willis, J. Abbatt, A. Jones, C. Anastasio, P. Matrai, D. Nomura, K. Kim, and M. L. Melamed.
  • 学会等名: 2017 PACES Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] JARE58_LH湾_海洋化学観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村大樹、内政彰、村上寛、田村岳史、清水大輔, 小野数也、野口智英、平野大輔、橋田元、青木茂
  • 学会等名: ROBOTICA研究集会
• [学会発表] Quasi-periodic breakups of multi-year landfast sea ice and associated change of a floating glacier tongue in Lutzow-Holm Bay, East Antarctica since 1980 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ushio, S., T. Toyota, D. Nomura, K. Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Polar Ice, Polar Climate, Polar Change
  • 国際学会
• [学会発表] 海氷内部でのイカイト結晶の生成条件の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村大樹、中島遥香
  • 学会等名: 日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Mooring measurement in Bowdoin Fjord in northwestern Greenland (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukamachi Y., N. Kanna, S. Sugiyama, Y. Ohashi, D. Sakakibara, D. Nomura.
  • 学会等名: The Eighth Symposium on Polar Science
• [学会発表] Mechanism of CaCO3 (ikaite) precipitation in sea ice (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., H. Nakajima
  • 学会等名: The Eighth Symposium on Polar Science
• [学会発表] Enrichmente culturing of organic-gas producing bacteria from cold seawater (2017)
  • 著者名/発表者名: Kataoka T., A. Ooki, D. Nomura
  • 学会等名: The Eighth Symposium on Polar Science
• [学会発表] Carbon transport by Dense Shelf Water formation in the Cape Darnley Polynya, East Antarctica (2017)
  • 著者名/発表者名: Kan Murakami, Daiki Nomura, Gen Hashida, Shin-ichiro Nakaoka, Yujiro Kitade, Daisuke Hirano, Kay, I. Ohshima
  • 学会等名: The Eighth Symposium on Polar Science
• [備考] Daiki Nomura: Sea Ice Biogeochemistry
  • URL: https://sites.google.com/view/daikinomura/home
• [備考] ECV-Ice
  • URL: https://sites.google.com/view/ecv-ice/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0