カービング氷河の末端プロセスと変動メカニズム －湖と海で何が違うのか－

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00186
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 杉山 慎 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20421951)
• 研究分担者: 菅 浩伸 九州大学, 比較社会文化研究院, 教授 (20294390) ; 古屋 正人 北海道大学, 理学研究院, 教授 (60313045) ; 青木 茂 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (80281583)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: カービング氷河 / パタゴニア / 湖 / 海洋 / 氷河末端消耗 / 南極 / 溢流氷

研究実績の概要

2023年度はグリーンランド、パタゴニア、南極にて野外観測を実施した。またこれまでに取得したデータ（マルチビームソナー、GPS、湖底・海底地形など）と人工衛星データの解析を推進した。これらの成果を国内外の学会で発表し、一部を論文として出版した。
(1) 野外観測：2024年1月にチリ・パタゴニア西部にて、海洋性カービング氷河（アマリア氷河）とその前縁フィヨルドでの測を行った。氷河が流入するフィヨルドで海水を採取し海水物理特性を測定した他、海底地形を測量した。またドローンと自動カメラによる氷河観測を実施した。2023年7～8月にはグリーンランド北西部において前年に設置した係留系を揚収し、海水物理特性、音響、プランクトンプロファイラ等の通年データ取得に成功した。また氷河の質量収支と流出に関するデータを得た。さらに2024年1～2月には南極ラングホブデ氷河にて観測を行い、2022年に設置した装置からデータを回収した。
(2) データ解析：グレイ氷河にて取得したマルチビームソナーデータを解析し、カービングイベントの定量化、測定精度の評価、融解量の推定などを行った。また詳細な湖底地形を得た。さらにLiDARと写真データの解析によって、氷河末端形状を精密にマッピングした。また人工衛星データの解析により東南極リュッツォ・ホルム湾沿岸のカービング氷河についてその変動を定量化し、海氷変動が氷河の流動と変動に与える影響を明らかにした。
(3) 論文出版・学会発表：東南極リュッツォ・ホルム湾沿岸におけるカービング氷河の変動に関して、国際誌に論文を出版した。またグレイ氷河末端で実施したマルチビームソナーの測定結果を国際学会（AGU）にて発表した。さらにパタゴニア地域における氷河データセットのとりまとめに協力して、コミュニティ論文の出版に貢献した。その他、国内外の学会や研究会で成果発表を行った。

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

前年に引き続き各地で野外観測が実施された。パタゴニアでは本プロジェクトで初となる海洋性カービング氷河の観測が実現し、研究目標である淡水性カービング氷河との比較が期待できる。その他、グリーンランドと南極での観測、データ収集も行い、パタゴニア・グリーンランド・南極に枠を広げて、淡水性および海洋性カービング氷河の解析が進んでいる。このような状況と、以下に記す詳細から総合的に判断して「概ね順調に進展している」と判断する。
(1) 野外観測：本プロジェクトで初となるパタゴニアの海洋性カービング氷河（アマリア氷河）での観測を実施した。チリの共同研究者との連携によって、観測船をチャーターしてアクセスの難しいフィヨルドの先にある氷河に達し、海洋観測・サンプリング・海底地形測量・氷河の初期的観測を行った。当初計画しながらもCOVID-19の影響で遅れていた、海洋性カービング氷河での観測が実現したものである。
（2）データ解析：マルチビームソナーデータの解析によって、パタゴニアの淡水性カービング氷河（グレイ氷河）における水中カービングイベントの定量化に成功した。淡水性カービング氷河末端における同種の観測は世界初となる成果であり、当初計画を上回る成果である。また人工衛星データの解析によって、東南極における過去30年間の氷河変動を明らかにした。このような人工衛星データを活用した成果は、当初の計画通りといえる。またグリーンランドのフィヨルドで係留系を回収し、カービング氷河の変動と海洋に与える影響に関してデータが得られた。このような海洋観測も想定通りの進捗である。
(3) その他の研究活動： 当初の計画通り、LiDAR、掘削孔カメラ、ドローン、音響センサ、インフラサウンドセンサなど、新しい観測手法の開発・検討が進んだ。
(4) 論文出版・学会発表：国内外での学会発表、国際誌での論文出版が順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

COVID-19が収束して、2年間にわたって海外野外観測が実施された。最終年度もパタゴニアとグリーンランドにて観測を実施して、当初計画した淡水性および海洋性カービング氷河でのデータ収集を行う。南極での研究成果も合わせて、淡水性および海洋性カービング氷河の比較、パタゴニア・グリーンランド・南極の比較解析によって成果を目指す。
(1) 野外観測：2024年度は、パタゴニア西部の海洋性氷河（Pio XI氷河）において野外観測を実施する。チリの共同研究者との協力で、観測船をチャーターして現地にアプローチする。またグリーンランドにおいて係留系の回収を行う。
(2) 人工衛星データ解析：本プロジェクトで報告・出版した、パタゴニアにおける巨大な氷河湖排水イベントについて、排水がカービング氷河の変動に与える影響とそのメカニズムを解明する。
(3) 観測データの解析：グレイ湖で取得したマルチビームソナーのデータを解析し、氷河の水中融解とカービングを定量化する。また詳細な湖底地形データから、過去の氷河変動と海底地形の相互作用を解析する。グリーンランドにおいては、過去に取得したデータから、海洋性カービング氷河の短周期流動変化を解明する。また南極ラングホブデ氷河において得られた掘削孔測定データから、氷河底面の水理環境と氷河流動の関係を明らかにする。
(4) 論文出版・学会発表：①パタゴニアの氷河湖排水に伴う氷河変動、②グリーンランドにおける海洋性カービング氷河の短期流動変化、③南極の氷河流動メカニズムに関する論文出版を行う。また、国内外の学会で発表を行い、特にパタゴニアに関する国際的研究コミュニティとの情報交換、国際共同研究を進める。

研究成果

• [国際共同研究] Austral University/Universidad de Magallanes(チリ)
  • 国名: チリ
  • 外国機関名: Austral University/Universidad de Magallanes
• [雑誌論文] The foundations of the Patagonian icefields (2024)
  • 著者名/発表者名: Fuerst, J. J., D. Farias-Barahona, N. Blindow, G. Casassa, G. Gacitua, M. Koppes, E. Lodolo, R. Millan, M. Minowa, J. Mouginot, M. Petlicki, E. Rignot, A. Rivera, P. Skvarca, M. Stuefer, S. Sugiyama, J. Uribe, R. Zamora, M. H. Braun, F. Gillet-Chaulet, P. Malz, W. J.-H. Meier and M. Schaefer
  • 雑誌名: Communications Earth & Environment 巻: 5 ページ: 142
  • DOI: 10.1038/s43247-023-01193-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Supraglacial lake evolution on Tracy and Heilprin Glaciers in northwestern Greenland from 2014 to 2021 (2024)
  • 著者名/発表者名: Wang Yefan、Sugiyama Shin
  • 雑誌名: Remote Sensing of Environment 巻: 303 ページ: 114006～114006
  • DOI: 10.1016/j.rse.2024.114006
  • 査読あり
• [雑誌論文] RADIOCARBON AND URANIUM PROFILES IN MARINE GASTROPODS AROUND THE JAPANESE ARCHIPELAGO (2024)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi Shoko、Aze Takahiro、Miyairi Yosuke、Kan Hironobu、Yokoyama Yusuke
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: - ページ: 1～15
  • DOI: 10.1017/RDC.2023.122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calving, ice flow, and thickness of outlet glaciers controlled by land-fast sea ice in Lutzow-Holm Bay, East Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Kondo Ken、Sugiyama Shin
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 70 ページ: 1～13
  • DOI: 10.1017/jog.2023.59
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acoustic Sensing of Glacial Discharge in Greenland (2023)
  • 著者名/発表者名: Podolskiy E. A.、Imazu T.、Sugiyama S.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2023GL103235
  • DOI: 10.1029/2023GL103235
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Numerical Modeling Approach for Better Differentiation of Boulders Transported by a Tsunami, Storm, and Storm‐Induced Energetic Infragravity Waves (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Masashi、Goto Kazuhisa、Roeber Volker、Kan Hironobu、Imamura Fumihiko
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Earth Surface 巻: 128 ページ: e2023JF007083
  • DOI: 10.1029/2023JF007083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of the structural complexity of a coral reef on wave propagation: A case study from Komaka Island, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Masashi、Kan Hironobu、Toguchi Ken、Nakashima Yosuke、Roeber Volker、Arikawa Taro
  • 雑誌名: Ocean Engineering 巻: 287 ページ: 115632～115632
  • DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.115632
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] マルチビーム・ソナーによるパタゴニア・グレイ氷河末端の水中観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 杉山慎，波多俊太郎，森尚仁，ポールサンドバル，マリウスシェーファー
  • 雑誌名: 北海道の雪氷 巻: 42 ページ: 41-44
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] グリーンランド北西部カナック氷河における氷レーダー探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健，杉山慎
  • 雑誌名: 北海道の雪氷 巻: 42 ページ: 29-32
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] グリーンランド北西部カナック氷河における近年の流動変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今津拓郎，杉山慎
  • 雑誌名: 北海道の雪氷 巻: 42 ページ: 33-36
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] グリーンランド北西部カナック氷河におけるUAVを用いた表面地形測量 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鵜飼真汰，杉山慎，近藤研
  • 雑誌名: 北海道の雪氷 巻: 42 ページ: 37-40
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 潮位と熱応力に起因する東南極ラングホブデ氷河棚氷の破砕メカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 箕輪昌紘，エヴゲニポドリスキ，杉山慎
  • 雑誌名: 北海道の雪氷 巻: 42 ページ: 45-48
  • オープンアクセス
• [学会発表] Changes in coastal environments and their impact on society in Qaanaaq, northwestern Greenland (2024)
  • 著者名/発表者名: Shin Sugiyama, Members of the ArCS II Coastal Environments Project
  • 学会等名: IASC Workshop on the dynamics and mass budget of Arctic glaciers
  • 国際学会
• [学会発表] 長崎県西海市の漁業者とともにつくる海域地形図～海洋空間計画の検討へ向けて～ (2024)
  • 著者名/発表者名: 菅 浩伸, 三納正美, 神吉隆行
  • 学会等名: 沿岸域の先進的学際研究ワークショップ2024
• [学会発表] 与那国島沿岸の海底における砂岩の侵食地形― マルチビーム測深と ROV フォトグラメトリー (2024)
  • 著者名/発表者名: 菅 浩伸，木村 颯，堀 信行，三納正美，上瀧良平，市川泰雅，山舩晃太郎, 片桐千亜紀，中西裕見子，浦田健作，市原季彦，藤田喜久，鈴木 淳, 中島洋典, 佐野 亘
  • 学会等名: 2024年日本地理学会春季学術大会
• [学会発表] Multibeam sonar survey of underwater ice at the front of Glaciar Grey, a lake-terminating glacier in Patagonia (2023)
  • 著者名/発表者名: Shin Sugiyama, Shuntaro Hata, Takami Mori, Marius Schaefer, Paul Sandval
  • 学会等名: AGU (Americal Geophysical Union) Fall Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] マルチビーム・ソナーによるパタゴニア・グレイ氷河末端の水中観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 杉山慎，波多俊太郎，森尚仁，ポールサンドバル，マリウスシェーファー
  • 学会等名: 雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] パタゴニア・Greve湖の決壊に伴う淡水性カービング氷 河の短期変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 波多修太郎, 杉山慎
  • 学会等名: JpGU Meeting 2023
  • 招待講演
• [学会発表] LiDAR-SLAMによるパタゴニア・グレイ氷河のカービング フロントの三次元形状測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 波多修太郎, 杉山慎
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2023・郡山）
• [学会発表] グリーンランド北西部カナック氷河における氷レーダー探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健，杉山慎
  • 学会等名: 雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] グリーンランド北西部カナック氷河における近年の流動変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今津拓郎，杉山慎
  • 学会等名: 雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] グリーンランド北西部カナック氷河におけるUAVを用いた表面地形測量 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鵜飼真汰，杉山慎，近藤研
  • 学会等名: 雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] 潮位と熱応力に起因する東南極ラングホブデ氷河棚氷の破砕メカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 箕輪昌紘，エヴゲニポドリスキ，杉山慎
  • 学会等名: 雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] Changes in Greenlandic coastal environments and their impact on Society; Overview of the 20023 field activities in Qaanaaq (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Sugiyama and Members of the ArCS II Coastal Environments Project
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
• [学会発表] 東南極テーレン氷河における氷底湖の存在可能性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 近藤研, 箕輪昌紘, 波多俊太郎, 杉山慎
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2023・郡山）
• [学会発表] 東南極ラングホブデ氷河の底面における微振動観測から推定する底面水流の変動 (2023)
  • 著者名/発表者名: 近藤研, 杉山慎, 箕輪昌紘, Evgeny A. Podolskiy, Ugo Nanni, Thomas V. Schuler
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2023・郡山
• [学会発表] Drone survey on Qaanaaq Glacier, northwestern Greenland, for studying surface elevation change and supraglacial stream development (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, S. Sugiyama, S. Ukai
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
• [学会発表] Numerical modeling of the fluctuations of Qaanaaq Glacier in northwestern Greenland from 1985 to 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Imazu, S. Sugiyama, Y. Onuma
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
• [学会発表] Validation of ice thickness estimation method using GPR data at Qaanaaq Glacier in northwest Greenland (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, S. Sugiyama
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
• [学会発表] グリーンランド北西部カナック氷河における近年の流動変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今津拓郎，杉山慎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] グリーンランド北西部カナック氷河における氷レーダー探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健，杉山慎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] Seamless marine and terrestrial topographic mapping from the seafloor to the intertidal zone and mountain slopes (2023)
  • 著者名/発表者名: Kan, H., Onishi, S.
  • 学会等名: XXI INQUA Congress 2023
• [学会発表] 海域の地形図作成と漁業者を交えた海洋空間計画の検討 長崎県西海市大瀬戸町漁協とはじめるステップゼロ (2023)
  • 著者名/発表者名: 菅 浩伸, 三納正美, 神吉隆行
  • 学会等名: 2023 年度地域地理科学会大会
• [図書] 北極域の研究 その現状と将来構想 (2024)
  • 著者名/発表者名: 北極環境研究コンソーシアム長期構想編集委員会編
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: 海文堂
  • ISBN: 978-4303562304
• [図書] 北極域地域社会の変化「変わりゆく北極」 (2024)
  • 著者名/発表者名: 北極域研究加速プロジェクト
  • 総ページ数: 56
  • 出版者: 国立極地研究所
• [備考] 所属研究所の一般向け冊子にて表紙写真と観測活動を報告
  • URL: https://www2.lowtem.hokudai.ac.jp/pdf/news55.pdf
• [備考] 2024年1月チリ・アマリア氷河での観測報告
  • URL: https://www2.lowtem.hokudai.ac.jp/gisg/sugishin/photo_album/patagonia2024/patagonia2024.html
• [備考] 2023年7～8月グリーンランドでの観測報告
  • URL: https://www2.lowtem.hokudai.ac.jp/gisg/sugishin/photo_album/greenland2023/greenland2023.html