南極氷床コアの連続メタン濃度解析に基づく過去の全球気候不安定性の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00639
• 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)
• 研究分担者: 大藪 幾美 国立極地研究所, 研究教育系, 特任研究員 (20758396)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 南極氷床コア / アイスコア / ドームふじ / メタン / 急激な気候変動 / バイポーラー・シーソー / 氷期・間氷期

研究実績の概要

本研究の目的は主に、ドームふじ氷床コアの深い部分（10万年前よりも古い）に連続融解メタン濃度分析手法を高度化して適用し、同コアからメタン濃度を連続的に復元すること、および、得られるメタン濃度を、南極の気温推定結果や、北大西洋や日本海の海底堆積物、南北両半球の石筍試料などから得られる様々な温度と降水量指標と年代を合わせて解析し、北半球の急激な気候変動の程度や頻度、両極を含む地理的広がり、平均気候状態との関係を解明することである。
本年度の計画としては、（１）連続融解メタン分析手法の改良、および（２）分析対象とする年代範囲の検討を挙げていた。
（１）については、同手法の改良の可能性を探るため、気液分離部（デバブラー）および気体抽出部（デガッサー）の小容量化等の試験を実施した。デバブラーについては従来より小型の装置を試験したところ、解像度の顕著な向上は見られなかったが、容量が小さくなったことによる気泡の水ラインへの混入の可能性が大きくなるなどの運用上の支障が予見されたため、従来のタイプが最良であるとの結論を下した。デガッサーについては、異なる形状（箱状）およびサイズの製品を試験し、これまで用いてきたチューブ状のデガッサーと分解能は同等であることを確認した。チューブタイプのデガッサーは寿命が長めである可能性があるため、これも従来用いてきたタイプが最良であるとの結論となった。試料測定部容積が小さいメタン濃度分析装置の導入については、コロナ禍による海外共同研究体制構築の困難もあり今後の検討課題となった。
（２）については、先行研究の最新動向と現在の装置の状態から検討した結果、最終間氷期以前を対象とした分析範囲を検討する前に、最終氷期の一部区間についての分析が必要との結論を下した。具体的には、最終氷期のダンスガード・オシュガー振動17番（約6万年前）を含む期間が最適候補となった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ほとんどの項目については計画通りに進捗している。小容量の測器の導入については、外国共同研究体制が必要であるが、世界的コロナ禍で難しい状況があり遅れている。当初より、次年度までかけて手法開発を行う計画としているため、大きく遅れているわけではないことから、「やや遅れている」と評価した。

今後の研究の推進方策

計画に従い、次年度には最終氷期の一部を対象としたメタン濃度の連続融解分析を実施する。先行研究によるデータが豊富に存在する年代範囲をターゲットとする。具体的には、先行研究において（１）南極とグリーンランドの両方のデータが存在する、（２）南極においては高涵養量と低涵養量の両方のデータが存在する、という条件を満たす範囲を対象としてドームふじコアの分析を行う。それにより、我々の分析技術の特質や、ドームふじコアの空気取り込みにおける年代平滑化や年代逆転の影響を評価することが可能であると考えられる。その後、取得データを良く検討した後に、最終間氷期より前の時代の分析を進めていく方策である。小容量の測器の導入については、当該装置の導入実績を持つ外国研究機関との連絡を再開し、検討を進める。

研究成果

• [雑誌論文] New technique for high-precision, simultaneous measurements of CH4, N2O and CO2 concentrations; isotopic and elemental ratios of N2, O2 and Ar; and total air content in ice cores by wet extraction (2020)
  • 著者名/発表者名: Oyabu Ikumi、Kawamura Kenji、Kitamura Kyotaro、Dallmayr Remi、Kitamura Akihiro、Sawada Chikako、Severinghaus Jeffrey P.、Beaudette Ross、Orsi Anais、Sugawara Satoshi、Ishidoya Shigeyuki、Dahl-Jensen Dorthe、Goto-Azuma Kumiko、Aoki Shuji、Nakazawa Takakiyo
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 13 ページ: 6703～6731
  • DOI: 10.5194/amt-13-6703-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Mobile, Multichannel, UWB Radar for Potential Ice Core Drill Site Identification in East Antarctica: Development and First Results (2020)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez-Morales Fernando、Braaten David、Trong Mai Hoang、Paden John、Gogineni Prasad、Yan Jie-Bang、Abe-Ouchi Ayako、Fujita Shuji、Kawamura Kenji、Tsutaki Shun、Van Liefferinge Brice、Matsuoka Kenichi、Steinhage Daniel
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 巻: 13 ページ: 4836～4847
  • DOI: 10.1109/JSTARS.2020.3016287
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Collaborative studies for locating the oldest ice near Dome Fuji, Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Kawamura, A. Abe-Ouchi, S. Fujita, P. Gogineni, D. Braaten, J-C Gallet, K. Goto-Azuma, R. Greve, E. Isaksson, B. van Liefferinge, K. Matsuoka, H. Motoyama, F. Nakazawa, T. Obase, H. Ohno, I. Oyabu, J. Paden, F. Rodriguez-Morales, F. SAITO, R. A. Taylor, S. Tsutaki,
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] Accurate chronology and climatic reconstruction around MIS 11 from the Dome Fuji ice core (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawamura, Ikumi Oyabu, Shuji Aoki, Takakiyo Nakazawa, Ayako Abe-Ouchi, Fuyuki SAITO
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] Compositions of dust and sea salts in the Dome C and Dome Fuji ice cores from Last Glacial Maximum to early Holocene based on ice-sublimation and single-particle measurements (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikumi Oyabu, Yoshinori Iizuka, Kenji Kawamura, Eric Wolff, Mirko Severi, Rumi Ohgaito, Ayako Abe-Ouchi, Margareta Hansson
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] Revising the Dome Fuji ice core chronology (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikumi Oyabu, Kenji Kawamura, Kyotaro Kitamura, Frederic Parrenin, Anais Orsi, Christo Buizert
  • 学会等名: JpGU
  • 国際学会
• [学会発表] 連続融解分析法によるドームふじアイスコア中のメタン濃度の測定 －最終氷期最寒期から完新世－ (2020)
  • 著者名/発表者名: 米倉綾香，川村賢二，大藪幾美，北村享太郎，尾形純，平林幹啓，福田かおり，東久美子，本山秀明
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] Impact of density and microstructure on bubble close-off in layered firn at a new site near Dome Fuji, East Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryo Inoue, Shuji Fujita, Kenji Kawamura, Fumio Nakazawa, Ikumi Oyabu
  • 学会等名: 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Fractionation of O2/N2 and Ar/N2 in polar ice cores during bubble formation, bubble-clathrate transition, and gas loss during storage from precise gas measurements of the Dome Fuji ice core, Antarctica (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikumi Oyabu, Kenji Kawamura, Kyotaro Kitamura, Shuji Fujita, Tsutomu Uchida, Jeffery P. Severinghaus, Jacob Morgan, Motohiro Hirabayashi
  • 学会等名: 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Continuous methane measurement by a Continuous Flow Analysis system (2020)
  • 著者名/発表者名: Ayaka Yonekura, Kenji Kawamura, Ikumi Oyabu, Kyotaro Kitamura, Jun Ogata, Motohiro Hirabayashi, Kaori Fukuda, Kumiko Goto-Azuma, Hieaki Motoyama
  • 学会等名: 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [図書] ダイナミックな地球 （改訂版） (2021)
  • 著者名/発表者名: 大森聡一、川村賢二、細田滋毅、山崎晴雄、横井覚
  • 総ページ数: 296
  • 出版者: 放送大学教育振興会
  • ISBN: 978-4-595-32286-0