南大洋チリ沖における最終間氷期以降の深層水炭素貯蔵量の定量復元

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23K20020
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岩崎 晋弥 北海道大学, 地球環境科学研究院, 助教 (70751006)
• 研究期間 (年度): 2023-08-31 – 2025-03-31
• キーワード: 気候変動 / 炭酸塩溶解 / 浮遊性有孔虫 / 南大洋 / 炭素循環

研究実績の概要

大気中の二酸化炭素(CO2)濃度変動は気候変動の主要因であるが、その変動メカニズムは未解明な部分が多い。特に10万年周期で訪れる氷期の間、大気CO2濃度は間氷期に比べ100 ppmほど低く、その間炭素は海洋深層に貯蔵されていたと考えられている。しかし氷期の炭素が海洋深層のどこに・どれくらいの量(GtC: Gigatons of Carbon)・どのようなプロセスで貯蔵されていたのか？という問題は未だに解決に至っていない。本研究は氷期の炭素レザバーとして注目されている南大洋太平洋側の深層水が最終間氷期(13万年前)以降の大気CO2濃度低下にどのくらい寄与したのかを明らかにするため、深層水炭酸イオン濃度（[CO32-]）の定量的な復元により海洋に蓄えられた炭素量(GtC)を見積もる。その際、炭酸塩堆積物を形成する浮遊性有孔虫殻の溶解が深層水[CO32-]に支配されることに着目し、自身が開発・実用化したマイクロフォーカスX線CTスキャナー（以下MXCT）を用いた殻溶解度測定による定量的な深層水[CO32-]復元を南大洋太平洋側で採取された堆積物コア試料に適用することで、炭素貯蔵の重要海域における炭素貯蔵量(GtC)の復元と炭素貯蔵プロセスの理解を目指す。
研究初年度となる2023年度は、本研究課題で利用する2本の堆積物コア試料（MR16-09_PC03およびU1543）について浮遊性有孔虫化石のサンプリングを完了し、所属研究機関において、殻重量の測定を実施した。その後、海洋研究開発機構に設置されたMXCT装置を利用し、深層水[CO32-]を復元するために必要な有孔虫殻溶解度測定を実施した。さらにMR16-09_PC03コアについては、有孔虫殻の酸素安定同位体比に基づく同位体比層序により高解像度の年代モデルを構築した。この成果は原著論文として国際誌(PNAS: Proceedings of the National Academy of Sciences)に掲載された。

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

本研究で予定していたサンプルの分析は完了しており、進捗状況はおおむね順調であると言える。

今後の研究の推進方策

２０２３年度は、本研究で分析を計画していた２本の堆積物コア試料ずべての、試料採集・前処理・有孔虫の殻重量測定・MXCTによる測定がおおよそ完了した。そこで2024年度は、引き続き分析を継続する他、取得したCTデータを用いて、深層水炭酸イオン濃度に換算するためのデータ解析を進める。また研究目的である　最終間氷期以降の南大洋太平洋側における深層水炭素貯蔵量の変遷を理解するための考察や議論を行う。得られた研究成果は学会における発表や国際誌への論文掲載を通して公表する。

研究成果

• [雑誌論文] A marine record of Patagonian ice sheet changes over the past 140,000 years (2024)
  • 著者名/発表者名: Hagemann Julia R., Lamy Frank, Arz Helge W., Lembke-Jene Lester, Auderset Alexandra, Harada Naomi, Ho Sze Ling, Iwasaki Shinya, Kaiser Jerome, Lange Carina B., Murayama Masafumi, Nagashima Kana, Nowaczyk Norbert, Martinez-Garcia Alfredo, Tiedemann Ralf
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 121 ページ: -
  • DOI: 10.1073/pnas.2302983121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著