グリーンランド深層氷床コアから見た過去１５万年の温暖化とその影響評価

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22221002
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 東 久美子 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (80202620)
• 研究分担者: 藤田 秀二 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (30250476) ; 川村 賢二 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (90431478) ; 植竹 淳 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構, 新領域融合研究センター, 融合プロジェクト研究員 (40455473)
• 研究期間 (年度): 2010-05-31 – 2015-03-31
• キーワード: グリーンランド / 氷床コア / 温暖化 / 環境変動 / NEEM

研究概要

１．NEEM深層コア試料の一部についてイオンの再測定を行なった。最終間氷期において陸域生物起源のイオンは濃度が増加していた。しかし、一時的に濃度が低下する時期があり、最終間氷期にアメリカ大陸において、寒冷期があった可能性を示唆する。
２．平成２５年１１月に国立極地研究所に納入された希ガス分析用の質量分析計の立ち上げと精度確認、分析手法の開発を実施した。配分されたNEEMコアの完新世の試料につき、窒素および酸素、アルゴンの同位体比および濃度比を分析し、2009年掘削のコアについて気体ロスに関する知見を得た。スクリップス海洋研究所に保管してあった希ガス分析用コア試料のうち、2010年掘削の試料を日本に輸送した。
３．NEEMフィルンを用いたマイクロ波誘電率の計測結果をとりまとめ論文化し、投稿し、現在査読中である。また、24年度に蓄積した物理解析のデータを分析し、堆積環境と、その結果としてできあがるフィルンの構造を調査した。この結果、固体微粒子が変形に及ぼす役割に関する考察も上記投稿論文に含めた。
４．蛍光顕微鏡を用いてNEEMコア中の微生物数を計測した。これまで分析の行われていなかった深度602mから1483m、2094m－2176mを対象に蛍光染色試薬で染色された微生物を計測した。深度1300m以上では、それ以深に比べて微生物濃度が均一に低い事が示さた。この深度では鉱物粒子も顕著に濃度が低い事から、アイスコア中に含まれる微生物の多くは鉱物粒子と同様に飛来してきている事が示された。一方で、濃度の高い時期でも微生物と鉱物粒子や化学成分の高濃度層は完全には一致しない事から、おおまかには鉱物粒子等の他の物質と共に輸送されてくるものの、微生物の氷床上への飛来ー堆積の詳細なプロセスは鉱物粒子とは異なる事が示された。

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

以下の通り、概ね順調に進展している。
１．イオン分析はほぼ終了しており、現在データの国際比較による最終データセットの作成中である。
２．国立極地研究所における気体分析は順調に進んでおり、新しい質量分析計の立ち上げと手法開発も順調である。今後の分析によって氷床表面状態や平均海水温、年代等に関する知見が得られる見込みである。
３．微生物解析については、予定されていた、これまで分析が行われていなかった深度602mから1483mのサンプルの分析をおこない、氷期間氷期サイクルにおける微生物濃度の変化を計測する事ができた。
４．物理解析については、当初の目的をほぼすべて達成し、論文投稿・査読に至っている。

今後の研究の推進方策

1．今後は得られたイオンのデータを用いて論文を執筆する。
2．新しい質量分析計の立ち上げと分析手法の開発を終了し、NEEMコアの希ガスや窒素の同位体と濃度比を分析する。また、昨年度に続き、窒素、酸素、アルゴンの同位体比や濃度比の分析を実施する。最終間氷期の試料のメタン濃度を分析し、表面融解や年代決定に関する知見を得る。取得した気体分析データをとりまとめて論文化する。
3．前年度までに得られた微生物量の深度分布から、微生物濃度が高かった部位を中心に高時間分解能で分析を行い、その他の分析結果（鉱物粒子濃度、イオン濃度、微生物遺伝子の多様性）との詳細な比較をする。また、メタンガス濃度のピーク周辺で、微生物濃度の計測を行い、メタン生成に寄与している可能性のある微生物の検出を行う。
4．フィルンの圧密と変形の実態をさらに明らかにするために結晶主軸方位分布、気泡・空隙や氷の形状の計測を行なう。南極のフィルンを用いた同様の計測との比較を実施し、グリーンランドと南極のそれぞれでのフィルンの構造的な特徴を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Fabric measurement along the neem ice core, greenland, and comparison with grip and ngrip ice cores (2014)
  • 著者名/発表者名: Montagnat, M., Azuma, N., Dahl-Jensen, D., Eichler, J., Fujita, S., Gillet-Chaulet, F., Kipfstuhl, S., Samyn, D., Svensson, A., and Weikusat, I.
  • 雑誌名: The Cryosphere Discussion 巻: 8 ページ: 307, 335
  • DOI: 10.5194/tcd-8-307-2014
• [雑誌論文] Novel shearing apparatuses in confined flow for investigating recrystallization and fabric evolution processes in mono- and polycrystalline ice (2014)
  • 著者名/発表者名: Samyn, D., Azuma, N., Matsuda, I., Osabe, Y.
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 60 ページ: 171, 182
  • DOI: 10.3189/2014JoG13J132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic fractionation of gases by deep air convection in polar firn (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, K., Severinghaus, J.P., Albert, M.R., Courville, Z.R., Fahnestock, M.A., Scambos, T., Shields, E. and Shuman, C.A.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 13 ページ: 11141, 11155
  • DOI: 10.5194/acp-13-11141-2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insolation-driven 100,000-year glacial cycles and hysteresis of ice-sheet volume (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe-Ouchi, A., Saito, F., Kawamura, K., Raymo, M.E., Okuno, J., Takahashi, K., Blatter, H.
  • 雑誌名: Nature 巻: 500 ページ: 190, 193
  • DOI: 10.1038/nature12374
  • 査読あり
• [雑誌論文] 氷床コアから見た南北気候のつながり (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二、青木周司、中澤高清,
  • 雑誌名: 天気 巻: 60 ページ: 894, 901
  • 査読あり
• [雑誌論文] 気候変化における北極と南極の応答と役割:過去と将来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部彩子, 斎藤冬樹, 吉森正和, 小室芳樹, 大石龍太, 渡部雅浩, 大垣内るみ, 高橋邦夫, 鈴木香寿恵, 川村賢二, 野沢徹
  • 雑誌名: 天気 巻: 60 ページ: 901, 908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Causes of Greenland temperature variability over the past 4000 years: Implications for Northern Hemispheric temperature change (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobashi, T., Goto-Azuma, K., Box, J.E., Gao, C-C., Nakaegawa, T.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 1, 18
  • DOI: 10.5194/cp-9-1-2013. 2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] The microstructure of polar ice. Part I: Highlights from ice core research (2013)
  • 著者名/発表者名: Faria, S.H., Weikusat, I., Azuma, N.
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 61 ページ: 2, 20
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2013.09.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] The microstructure of polar ice. Part II: State of the art (2013)
  • 著者名/発表者名: Faria, S.H., Weikusat, I., Azuma, N.
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 61 ページ: 21, 49
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2013.11.003
  • 査読あり
• [学会発表] アイスコアによる古気候解析に関わる諸課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二
  • 学会等名: 地球流体現象の疎構造」研究集会
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 年月日: 20140313-20140314
  • 招待講演
• [学会発表] グリーンランドNEEM氷床コアにおける過去13万年のイオン濃度変動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東久美子
  • 学会等名: 「極域における過去の気候・環境変動」研究集会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 20140305-20140306
• [学会発表] 過去、現在、未来における太陽活動のグリーンランド気温への影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小端拓郎
  • 学会等名: 「極域における過去の気候・環境変動」研究集会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 20140305-20140306
• [学会発表] 氷床コアと海底コアの年代同期 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二、青木周司、中澤高清、阿部彩子、齋藤冬樹
  • 学会等名: 2013年度古海洋・古気候に関するシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（柏市）
  • 年月日: 20140107-20140108
  • 招待講演
• [学会発表] アイスコアの希ガス分析による氷床表面融解の検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二
  • 学会等名: 「グリーンランド氷床の質量変化と全球気候変動への影響」研究集会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 20131125-20131126
• [学会発表] グリーンランドNEEMにおける積雪中ブラックカーボン及びイオン濃度の変動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東久美子
  • 学会等名: 「グリーンランド氷床の質量変化と全球気候変動への影響」研究集会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 20131125-20131126
• [学会発表] 北極域広域積雪観測スノーサーベイにより採取された積雪中の化学成分の空間分布 -2012年及び2013年の観測結果- (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川 佳美、東 久美子、杉浦 幸之助、平林 幹啓、Remi Dallmayr、榎本 浩之
  • 学会等名: 第４回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（立川市）
  • 年月日: 20131112-20131115
• [学会発表] 過去5 年間における氷床コアのガス解析状況 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二、青木周司、中澤高清、阿部彩子、東久美子
  • 学会等名: 第４回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（立川市）
  • 年月日: 20131112-20131115
• [学会発表] NEEMコアによる完新世のメタン濃度復元～初期結果～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二、北村享太郎、Remi Dallmayr
  • 学会等名: 第４回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（立川市）
  • 年月日: 20131112-20131115
• [学会発表] グリーンランドNEEM の氷床における、フィルン層位の圧密 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田秀二，平林幹啓，東久美子
  • 学会等名: 第４回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（立川市）
  • 年月日: 20131112-20131115
• [学会発表] High resolution water stable isotopes continuous measurements (2013)
  • 著者名/発表者名: Remi Dallmayr, Kumiko Goto-Azuma, Hironobu Yamada
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 北見工業大学（北見市）
  • 年月日: 20130918-20130920
• [学会発表] High precision measurements of greenhouse gases in small ice core samples (2013)
  • 著者名/発表者名: Remi Dallmayr, Kenji Kawamura, Chikako Takamura, Kyotaro Kitamura
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 北見工業大学（北見市）
  • 年月日: 20130918-20130920
• [学会発表] Seasonal variations of black carbon and ionic species at NEEM, Greenland (2013)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Goto-Azuma, Yoshimi Ogawa, Remi Dallmayr, Yutaka Kondo, Sho Ohata, Nobuhiro Moteki, Martin Irwin, Motohiro Hirabayashi, Hironobu Yamada, Hiroyuki Enomoto, Hideaki Motoyama, J. P. Steffensen, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly (DACA-13)
  • 発表場所: ダボス国際会議場（スイス）
  • 年月日: 20130708-20130712
• [学会発表] グリーンランドNEEM氷床コアによる最終間氷期の環境復元 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東久美子、 東信彦、平林幹啓、川村賢二、倉元隆之、宮本淳、植竹淳
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉市）
  • 年月日: 20130519-20130524
  • 招待講演
• [学会発表] SP2を用いたグリーンランドNEEMにおける積雪中ブラックカーボンの測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川佳美、東久美子、Remi Dallmayr, 近藤豊、大畑祥、茂木信宏、Martin Irwin, 平林幹啓、榎本浩之、本山秀明、J. P. Steffensen, Dorthe Dahl-Jensen
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉市）
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] NEEM フィルン中での氷と空隙の異方性構造の発達 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 秀二、東 久美子、平林 幹啓
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉市）
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] グリーンランドNEEM氷床コアから見た過去13万年の気候・環境変動
  • 著者名/発表者名: 東久美子
  • 学会等名: 日本雪氷学会総会
  • 発表場所: 幕張テクノガーデン（千葉市）
  • 招待講演
• [備考] NEEM掘削計画ホームページ
  • URL: http://polaris.nipr.ac.jp/~NEEM
• [備考] コペンハーゲン大学のNEEM計画ホームページ
  • URL: http://neem.nbi.ku.dk/