南極大気中の硫酸安定同位体組成の季節変動を再現する大気化学輸送モデルの構築

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 熱ー水ー物質の巨大リザーバ：全球環境変動を駆動する南大洋・南極氷床
• 研究課題/領域番号: 18H05050
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 服部 祥平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70700152)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 南極 / エアロゾル / 三酸素同位体 / 硫黄同位体 / 気候変動 / 氷期 / 大規模火山噴火 / 大気化学輸送モデル

研究実績の概要

南極の氷床コアには過去数十万年分の気温変動、二酸化炭素などの温室効果ガスの他、放射収支に負の影響を及ぼす大気中微粒子（エアロゾル）といった環境指標が保存されている。東南極の氷床コアに含まれる硫酸は、主に南大洋における植物プランクトンが放出するジメチルスルフィド(DMS)を起源とし、これが大気中で酸化されることで生成する。硫酸エアロゾルは、温暖化を抑制する気候フィードバックに関与する物質として注目を集めている。しかし、実際に気候変動が起こった際に、どのようなフィードバック機構により変化によって硫酸エアロゾル動態が変化しているのかには不明点が多い。
当該年度には、硫酸の硫黄同位体組成の季節変動要因を説明する硫黄化合物輸送過程をモデル化することを目的とし、南極沿岸と内陸の硫酸エアロゾルの硫黄同位体を比較した結果、両者に差異がなく、両者ともに硫黄起源の変化に応じて変動していることを発見した。この発見は硫黄同位体組成が起源推定に有用な指標であることを意味する。南極氷コアの氷期-間氷期の硫黄同位体変動の記録[Alexander et al., 2004 JGR-A]にこの手法を適用し、最終氷期における海洋生物起源の硫酸エアロゾルは現在の半分程度だったことが明らかにした。本成果をScientific Reports誌に発表した他、プレスリリースを行った。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元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] ワシントン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ワシントン大学
• [国際共同研究] グルノーブルアルプス大学/リヨン大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: グルノーブルアルプス大学/リヨン大学
• [雑誌論文] Homogeneous sulfur isotope signature in East Antarctica and implication for sulfur source shifts through the last glacial-interglacial cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishino Sakiko、Hattori Shohei、Savarino Joel、Legrand Michel、Albalat Emmanuelle、Albarede Francis、Preunkert Susanne、Jourdain Bruno、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 12378
  • DOI: 10.1038/s41598-019-48801-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reduced marine phytoplankton sulphur emissions in the Southern Ocean during the past seven glacials (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto-Azuma K.、Hirabayashi M.、Motoyama H.、Miyake T.、Kuramoto T.、Uemura R.、Igarashi M.、Iizuka Y.、Sakurai T.、Horikawa S.、Suzuki K.、Suzuki T.、Fujita K.、Kondo Y.、Hattori S.、Fujii Y.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 3247
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11128-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tracing the sources and formation pathways of atmospheric particulate nitrate over the Pacific Ocean using stable isotopes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamezaki Kazuki、Hattori Shohei、Iwamoto Yoko、Ishino Sakiko、Furutani Hiroshi、Miki Yusuke、Uematsu Mitsuo、Miura Kazuhiko、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 209 ページ: 152～166
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.04.026
  • 査読あり
• [学会発表] 東南極における大気硫酸の硫黄安定同位体組成の季節変動と大気硫黄循環への示唆 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石野 咲子、服部 祥平、Joel Savarino、Michel Legrand、Susanne Preunkert、Bruno Jourdain、Francis Albarede、Emmanuelle Albalat、吉田 尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祥平, Mang Lin, 竹内 望, 藤田 耕史, Caillon Nicolas, Akers Pete, Aizen Vladimir, Nikitin Stanislav, 吉田 尚弘, Savarino Joel
  • 学会等名: 2019年度地球化学会年会
• [学会発表] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100 年の硝酸同位体組成変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部祥平, Lin Mang, 竹内望, 藤田耕史, Nicolas Caillon, Pete Akers, Vladimir Aizen, Stanislav Nikitin, 吉田尚弘, Joel Savarino
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2019・山形）
• [学会発表] The 60 years history of atmospheric sulfate formation pathways based on triple oxygen isotopic composition preserved in the SE-Dome ice core (2019)
  • 著者名/発表者名: Shohei Hattori, Yoshinori Iizuka, Koji Fujita, Ryu Uemura, Sakiko Ishino, Naga Oshima, Sumito Matoba, Nozomi Suzuki, Asuka Tsuruta, Joel Savarino, Naohiro Yoshida
  • 学会等名: 2019 AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 東南極における積雪中の硫酸イオンの酸素同位体異常（△17O値）の緯度分布 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石野 咲子, 服部 祥平, 中澤 文男, 平林 幹啓, 鈴木 希実, 吉田 尚弘
  • 学会等名: 雪氷研究大会（2019・山形）
• [備考] 硫黄同位体組成が解き明かす南極硫酸エアロゾルの起源
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045087.html
• [備考] 南極の海洋生物起源の硫酸塩エアロゾルは氷期に減少していた
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/045079.html