年縞から探る温室期の急激な気候変化：温暖化による気候モードジャンプの可能性

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H04256
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 長谷川 精 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (80551605)
• 研究分担者: 石村 豊穂 京都大学, 人間・環境学研究科, 准教授 (80422012) ; 山本 正伸 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (60332475) ; 太田 亨 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (40409610) ; 勝田 長貴 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (70377985) ; 村山 雅史 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (50261350) ; 山田 圭太郎 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構(BKC), 助教 (30815494)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 白亜紀 / 急激な気候変化 / 湖成層 / 年縞 / 温室期 / 地球温暖化

研究実績の概要

本研究では，年縞を保存する湖成層であるモンゴルの白亜系シネフダグ層を対象として，白亜紀「温室期」の気候変動を数年～数十年の時間スケールで詳細に復元し，極端な温暖化が進行した後の気候安定性を考察することを目的とする。本研究では，①XRFコアスキャナー（ITRAX）を用いた無機元素組成変動の解析，②蛍光顕微鏡による夏季藻類生産量の復元，③微小カルサイト層の微量酸素同位体比測定による湖水質変動の復元，④古細菌バイオマーカーに基づく古水温指標（TEX86）の各種解析に基づき，白亜紀「温室期」の急激な気候変化の実態解明を試みた。
本年度は①のXRFコアスキャナー分析の対象をより長期間に延長し，バルク試料の炭素・酸素同位体比測定とも合わせることで，千年スケールの変動と地球軌道要素変動との関係性を調べた。さらに③年縞ラミナレベルの同位体比測定の結果との比較検討を行った。その結果，CSH01コア試料の炭素・酸素同位体比は湖水位変動の指標となるCa/Tiと良い相関を示し，数年～数百年オーダーの降水量変動の指標となることが明らかになった。
本年度はまた，Ca/Ti変動の周期解析を行うために，年縞ラミナ層厚から堆積速度に換算して時系列データに変換する手法構築を行った。そして堆積速度推定の誤差範囲を加味したモンテカルロ計算を行い，内在する千年スケール変動の周波数成分の抽出に成功した。さらに千年スケール変動の振幅変調解析を行った結果，2万年周期の歳差運動や10万年周期の離心率変動で振幅が顕著に変動していることが明らかになった。同様な傾向は氷床コアに記録される更新世の“Intermediate glacial”モードにおけるダンスガードイベントのような急激な気候変化の発生パターンにも見られ，“温室期”における急激な気候変化の発生メカニズムに関わる重要な知見が得られた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3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] モンゴル科学アカデミー古生物研究所(モンゴル)
  • 国名: モンゴル
  • 外国機関名: モンゴル科学アカデミー古生物研究所
• [国際共同研究] ハノーバー大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ハノーバー大学
• [雑誌論文] Syngenetic rapid growth of ellipsoidal silica concretions with bitumen cores (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Hidekazu、Kuma Ryusei、Hasegawa Hitoshi、Katsuta Nagayoshi、Sirono Sin-iti、Minami Masayo、Nishimoto Shoji、Takagi Natsuko、Kadowaki Seiji、Metcalfe Richard
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 1~11
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83651-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extraction method for fossil pollen grains using a cell sorter suitable for routine 14C dating (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamada Keitaro、Omori Takayuki、Kitaba Ikuko、Hori Tatsuo、Nakagawa Takeshi
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 272 ページ: 107236～107236
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2021.107236
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between tectonism and desertification inferred from provenance and lithofacies changes in the Cenozoic terrestrial sequence of the southwestern Tarim Basin (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakuma Aki、Tada Ryuji、Yoshida Tomohiro、Hasegawa Hitoshi、Sugiura Naomi、Karasuda Akinori、Wang Ke、Zheng Hongbo
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 8 ページ: 1~21
  • DOI: 10.1186/s40645-021-00427-6
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 年縞湖成層から探る白亜紀中期および始新世前期“温室期”の数年～数千年スケールの気候変動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 長谷川精，百瀬弘基，石川航輝，隈隆成，朝日博史
  • 学会等名: 令和3年度高知大学海洋コア総合研究センター共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] 花粉組成変化に基づく過去4万年間のモンゴル～シベリア南部の時空間的植生変遷の復元 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今岡良介，長谷川精，志知幸治，勝田長貴，Ichinnorov N.，村山雅史，岩井雅夫
  • 学会等名: 令和3年度高知大学海洋コア総合研究センター共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] マンガンクラストの縞状構造に記録される氷期－間氷期サイクルに伴う地球環境変動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高馬菜々子，長谷川精，臼井朗，小田啓邦，伊藤孝，西尾嘉朗，浦本豪一郎，松崎琢也
  • 学会等名: 令和3年度高知大学海洋コア総合研究センター共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] Reconstruction of variations in South Pacific westerly jet path during the last glacial and calibration for the water content influence of ITRAX intensity (2021)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Hasegawa, Fuyu Nagaya, Kana Nagashima, Nagayoshi Katsuta, Masafumi Murayama, Naomi Harada
  • 学会等名: JpGU2021
  • 招待講演
• [学会発表] 白亜紀湖成層コアに記録される千年周期成分の抽出：モンテカルロ法による年代不確定性の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長谷川精，朝日博史
  • 学会等名: JpGU2021
• [学会発表] モンゴル北部の湖底堆積物から復元する最終氷期以降の植生変遷 (2021)
  • 著者名/発表者名: 今岡良介，志知幸治，長谷川精，Ichinnorov N.，勝田長貴，Davaadorj D.，村山雅史，岩井雅夫，出穂雅実
  • 学会等名: JpGU2021
• [学会発表] 米国グリーンリバー湖成層に記録される始新世前期～中期（52.7~43.8 Ma）の全球気候変動を反映した陸域環境変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 隈隆成，長谷川精，山本鋼志，Whiteside J.，Elson A., 吉田英一，三村耕一
  • 学会等名: JpGU2021
• [学会発表] マンガンクラストの縞状構造は氷期-間氷期サイクルに起因するのか？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 高馬菜々子，長谷川精，臼井朗，小田啓邦，伊藤孝
  • 学会等名: 日本地質学会四国支部第21回講演会