【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17H01617 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋循環 / 北太平洋中層水 / 最終氷期 / 最終退氷期 / ベーリング海 / 生物生産 / 北太平洋 / 中深層水 / 気候変動 / 海洋科学 / 環境変動 / 地球化学 / 層位・古生物学

【研究成果の概要】

本研究では、研究の空白域となっていたカムチャッカ海峡周辺を含めたベーリング海西部（ロシア排他的経済水域内）において海底堆積物を採取し、代替指標記録から最終退氷期における海洋循環速度と鉛直水塊構造を復元した。その結果、ベーリング海とオホーツク海の間で中層水の起源域が最終氷期（2万年前）のベーリング海から完新世（過去1万年間）のオホーツク海へとスイッチしたこと、および2万年前から1万年前の最終退氷期には海水準変動に連動した1000年スケールで中層水の消長があったことが示唆された。

【研究の社会的意義】

海洋中深層水の循環は1000年スケールの気候変動の要である。本研究では北太平洋で形成される唯一の中層水である北太平洋中層水を対象とし、2万年前の最終氷期以降の循環速度と起源を復元した。研究の空白域となっていたカムチャッカ海峡ではじめて海底堆積物を採取し、北太平洋の中深層循環が2万年前から1万年前に顕著に変動したことを明らかにした。これらの成果は1000年スケールの気候変動に果たす北太平洋の役割の理解につながるものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】16H04069 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋循環 / 北太平洋 / 最終氷期 / 最終退氷期 / 黒潮 / 北太平洋中層水 / 中深層水 / 海洋科学 / 環境変動 / 気候変動 / 地球化学 / 層位・古生物学 / 太平洋子午面循環 / 北西太平洋 / 海底堆積物

【研究成果の概要】

最終氷期以降の北太平洋における海洋循環、特に黒潮と北太平洋中層水の挙動を復元するため、日本列島南方の九州‐パラオ海嶺北部と、伊豆－小笠原弧西方海域において海底堆積物試料を採取した。古水温復元から、最終氷期の黒潮流域における緯度方向の水温勾配は小さくなっていたものの、黒潮フロントの顕著な南下は無かったことが示唆された。底生有孔虫の炭素同位体比から氷期の栄養塩鉛直勾配が大きくなっていたことが示された。また、テフラ層の放射性炭素年代から、過去3万年間の北西太平洋の海洋レザバー効果を制約した。

【研究の社会的意義】

海洋大循環は膨大な熱と二酸化炭素などの物質の輸送を担い、数十年から1000 年オーダーの気候変動の要というべき存在である。本研究では現在と異なる気候モードにおける黒潮や北太平洋を含む北西太平洋の海洋循環像復元を行った。また、テフラ層を用いて最終氷期や最終退氷期における放射性炭素の海洋レザバー効果を成約したことで、海生試料の放射性炭素年代測定を行う上で重要な基礎情報を得た。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】15H05213 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

北東太平洋 / 白亜紀 / カンパニアン / 古水温 / 酸素同位体比 / メタン湧水 / ノースアンバーランド層 / ナナイモ層群 / 海洋循環 / 白亜系 / マーストリヒチアン / 環境分析 / 環境変動 / 地球化学 / 地質学

【研究成果の概要】

カナダ国ブリティッシュコロンビア州バンクーバー島近傍の小島であるホーンビー島の海蝕台に露出する上部白亜系カンパニアン階－マーストリヒチアン階の地質調査を行い，得られた地質試料の酸素および炭素同位体比分析を行った．
最も重要な成果は，長径約２ｍの炭酸塩コンクリ―ションがメタン冷湧水性炭酸塩であることを同定したこと，そしてその酸素同位体比から，カンパニアン期後期には東太平洋の水深約200ｍの海底に約8℃という，深層水に匹敵する低温の水が存在したことが明らかになったことである．このことは，この場所に深層からの湧昇流が存在したことを示唆し，北東太平洋の古海洋を考察する上で非常に重要である．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】15H01727 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋科学 / 地球化学 / 環境分析 / 生物圏現象 / 環境変動 / 化学海洋 / 重金属 / 安定同位体比

【研究成果の概要】

海水中Ni, Cu, Zn安定同位体比の測定法を確立した．岩石中Ni同位体比の精密測定のため，新しい化学分離法を開発した．国際共同研究により亜鉛の同位体比の新しい標準物質を確立した．白鳳丸KH-15-3航海（東シナ海）とKH-17-3航海（亜寒帯北太平洋）で海水試料を採取した．KH-14-6 航海（南極海・南太平洋）の海水試料を用いて，溶存態Ni, Cu, Znの濃度と安定同位体比の鉛直断面分布を明らかにした．堆積物中Mo, Wの濃度と安定同位体比の分析法をほぼ確立した．日本海中層堆積物コア試料および岩石，堆積物の標準物質の分析を進め，古海洋プロクシとしてのMoとWの可能性を検討した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】26247086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

硫黄同位体比 / 炭酸塩 / バライト / 深海掘削 / 始新世 / 硫酸イオン / 炭酸カルシウム / 重晶石 / 深層水循環 / 温室地球 / 古海洋 / IODP / 地球化学 / 環境変動 / 地質学 / 深層水 / NADW / 北大西洋深層水 / 北極海

【研究成果の概要】

世界各地の8つの始新世の深海掘削コアを用いて遠洋性バライト及び炭酸塩付随硫酸(CAS)を抽出し，その硫黄同位体比(d34S)を測定した．遠洋性バライトは極めてまれで，当時のNADWをトレースする素材にはならなかった．50Maのd34S急上昇イベントはバライトとCASのどちらにも検出されなかった．海水のd34Sは51-41Maの期間に漸進的に上昇した．バライトとCASの両方を検出した試料における両者の比較からCASが過去の海水のd34Sプロキシとして機能することが解った．世界海水のd34Sは51-47Maには均質だが，45-40Maは南北傾斜を見せる．北極海アウトフロー水が影響した可能性がある．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-06-27 - 2018-03-31

【配分額】40,950千円 (直接経費: 31,500千円、間接経費: 9,450千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】25287146 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水素 / 安定同位体比 / 分析法開発 / 畜産発生源 / 環境変動 / 生物圏現象 / 地球化学

【研究成果の概要】

エネルギー源として水素の利用が増加すると大気中水素濃度も増加することが予想されるが、現在の全球水素収支の理解は不十分であり、人間活動に伴う水素の付加が将来の大気環境に与える影響の予測は困難である。本研究では、さまざまな発生源や消滅過程において特徴的な値を示す安定同位体比を用いた水素の循環解析に資するために、環境試料中の水素安定同位体比を迅速かつ簡便に測定する手法の開発、および人間も含む生物圏の種々の発生源から放出されたり吸収されたりする水素の同位体的特徴の解明に取り組んだ。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】24310007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生物生産 / 海洋生態 / プランクトン / 環境変動 / 地球化学 / 環境動態 / 地球生物化学

【研究成果の概要】

海洋における動物プランクトンの生産（二次生産速度）は、魚類生産や、生物ポンプによる炭素輸送に大きな影響を与える。このため動物プランクトンの成長、再生産について多くの研究が行われ知見が蓄積されてきた。一方で、現場の個体群動態を支配し、魚類生産や物質循環に直接寄与しているはずの自然死亡についての研究は極めて乏しく、とくに捕食以外の要因で死亡する個体が物質循環に果たす役割にいては不明な点が多い。本研究は親潮黒潮混合域に時として高密度で出現する浮遊性被嚢類ウミタル類および沿岸性カイアシ類の非捕食死亡要因とその生態系における重要性を評価した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】24221002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境変動 / 古環境復元 / 海洋科学 / 地球化学 / 質量分析 / 地球科学 / 海洋化学 / NanoSIMS

【研究成果の概要】

サンゴや二枚貝などの海洋生物は、成長する際の周囲の水温や塩分などの環境情報を記録しながら炭酸塩を主成分とする骨格や殻を作る。従来の分析手法と比較して非常に高い空間分解能で固体試料が分析可能な二次元高分解能二次イオン質量分析法（NanoSIMS）を、生物起源炭酸カルシウム試料に応用する事で、飛躍的に高い時間解像度で過去の環境や生態的な情報を復元することに成功した。また生物起源炭酸カルシウムに安定同位体を用いてラベリングする手法を確立した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】194,610千円 (直接経費: 149,700千円、間接経費: 44,910千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】23403015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

惑星科学 / 惑星探査 / 古気候 / アジアモンスーン / 衝突クレーター / 堆積学 / 惑星起源・進化 / 地球化学 / 環境変動

【研究成果の概要】

インド・ロナクレーターの調査結果、クレーターに注ぎ込む水を供給している地下の帯水層の存在を示唆する地質データを取得し、それを地形学的に解析することで、乾季と雨季での水の供給メカニズムを明らかにした。また、その知見を元に、火星上の湖底堆積物や水による浸食をうけたクレーターの、地形学的・地質学的解釈を行ない、太古の火星における水供給・循環プロセスを議論した。さらに、ロナクレーターに露出した岩石の年代測定を行い、クレーター形成後の浸食過程の速度や時間スケールを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】22710016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境変動 / 東アジア / SO2 / エアロゾル / 水溶性イオン成分 / 環境規制 / 北京 / オリンピック / 環境質定量化・予測 / 環境分析 / 大気汚染防止・浄化 / 地球化学 / 有害化学物質 / 大気微小粒子

【研究成果の概要】

中国の大都市における短期的および長期的な大気環境変動の実態解明調査を行った。北京五輪開催に関連した環境規制により、大気粉じん中硫酸イオン濃度は40%減少した。長期的変動に関しては、2005年から2009年にかけて中国北京市における大気中二酸化硫黄濃度は約30%減少した。大気粉じん中硫酸イオン濃度は暖房期20%、非暖房期50%と減少割合が季節によって異なっており、これは気象条件に加えオキシダント濃度の変化が影響していると考えられた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】21310019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋生態系 / 食物網 / 物質循環 / プランクトン / 生活史 / 餌料環境 / 海洋生態 / 環境変動 / 水産学 / 地球化学 / 地球科学

【研究成果の概要】

前年度末から収集していた現場における非捕食死個体推定のための生化学試料(核酸比・酸化ストレスマーカー)が、東日本大震災に伴う停電により全て溶け、腐敗し分析不能となってしまったため従来計画していた親潮海域の現場観測・実験的手法から、過去試料の分析に重点を置いて解析を行った。親潮域ではカイアシ類Eucalanus雌親の餌料摂取履歴が生み出された幼体の死亡率に間接的に影響することを明らかにした。これは珪藻餌料摂取量に正比例して増加することが明らかとなったが、高度不飽和脂肪酸やリン脂質を十分に蓄積しでいる雌親から生み出された幼体では影響が少ない事が明らかとなった。また昨年度行ったポストブルーム期航海の試料解析を行い、初夏の動物プランクトン群集の餌環境と摂餌圧の解析を進めた結果、この時期のカイアシ類群集の主要餌料として繊毛虫等の微少動物プランクトンに加え、クリプト藻が重要である事が明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】20310006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋科学 / 海洋生態 / 地球化学 / 環境変動 / 炭素循環 / 生物ケイ酸 / 珪藻 / 植物プランクトン

【研究成果の概要】

海洋表層における生物地球化学的な炭素循環が、有光層へのケイ素の移出入とどのようにカップリングしているのかについて、西部北太平洋亜寒帯域と東シナ海を主な対象海域として研究を行った。その結果、鉄や亜鉛などの微量元素の動態がケイ藻群集による粒子状有機炭素と生物ケイ酸の生産ならびに下層への移出と密接に係わっていること、優占する珪藻種の違いがそれらの過程に大きく影響することが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】18688011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋生態 / 環境変動 / 水産学 / 地球科学 / プランクトン / 生物生産 / 地球化学

【研究成果の概要】

親潮域の動物プランクトンの多くは春季珪藻ブルームに依存して再生産・成長するが、餌環境変動が動物プランクトン個体群に与える影響の詳細は不明である。本研究はカイアシ類Eucalanus bungiiの休眠覚醒・産卵・卵孵化に体内蓄積脂質の代謝と摂餌による珪藻由来の必須脂肪酸摂取が重要な要因であることを示し、珪藻ブルームのタイミングと規模が本種の再生産の鍵を握っていることを示した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】18740318 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地質学 / 地球化学 / 層位・古生物学 / 環境変動 / 岩石鉱物鉱床学 / 古環境解読 / 生命進化 / 陸上掘削 / 原生代後期 / カンブリア紀 / 全球凍結

【研究成果の概要】

今年度は、南中国地域で、原生代後期からカンブリア紀までの地層の地質調査と陸上掘削を含めた岩石試料採取を行った。また、ノルウェー領スバールバル諸島においても、地質調査を行い、岩石試料の収集をした。また、これまでに採取した原生代後期の全球凍結後の試料の化学分析(^<18>O/^<16>/O比、^<13>C/^<12>/C^<87>Sr/^<86>Sr比、^<88>Sr/^<86>Sr比、^<44>Ca/^<42>Ca比、FeとMn含有量)を行った。その結果、以下のような表層環境変動を解読することができた。また、その表層環境変動と生命進化を対比することによって、表層環境変動に伴う海洋中の栄養分濃度や酸素濃度が生命進化に重要な役割を果たしたことを定量化することができた。
^<88>Sr/^<86>Sr比や^<44>Ca/^<42>Ca比から、全球凍結後に極度の温暖化が起きたことが分かった。また、5億8千万年前頃に寒冷化し、地球表層が大規模な氷河に覆われた(Gaskiers氷河期)のに伴い、海退か起きたことが^<18>O/^<16>/O比や^<87>Sr/^<86>S比から分かった。^<13>C/^<12>/C比はその寒禎ヒによって生命活動が減退したことを示す。海退の際に大陸地殻浸食量が増加したことにより海水中の栄養分濃度が増加したことと、再び地球が温暖になったことにより生命活動は復活し、最古の動物の出現をもたらした。しかし、そのまま極度の温暖化にまで進行してしまったため、大陸浸食量が増加し過ぎ、海洋酸素濃度を低下させる結果となった。それにより、再び生命活動が急激に減衰した。その後、再び生命活動が回復し、カンブリア紀の生命進化に続いたことが分かった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17101001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋科学 / 地球化学 / 海洋物理 / 陸水学 / 地球観測 / 環境変動 / 海洋物理・陸水学 / ヘリウム同位体 / 希ガス濃度 / 深層海洋循環 / トレーサー / 係留流速計 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

太平洋深層の海洋循環を調べるため、新たに高精度の分析システムを構築し、ヘリウム同位体比の分布図を作成した。西部北太平洋では、深さ2500mでは低緯度の西向流はフィリピン海に流れ込む一方、3000mではマリアナ弧に沿って北に向きを変えることを明らかにした。ヘリウムの異常が少ない深さ4000mでも、係留系によって北向きの流れが確認できた。これらの観測結果は高解像度の診断的数値シミュレーションの結果と一致した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2005 - 2009

【配分額】106,860千円 (直接経費: 82,200千円、間接経費: 24,660千円)