【研究領域課題番号】20H00193 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古気候 / 古海洋 / 風化 / 侵食 / 氷期間氷期 / 加速器質量分析

【研究成果の概要】

初年度に開発した、風化堆積物の定量的変動を示すことが可能なベリリウムの同位体のうち、誘導プラズマ質量分析装置を用いた、高感度のベリリウム安定同位体測定を行うことで、過去の気候および環境変化と風化侵食のシグナルがどのように保存されているかについての研究を進めた。特に氷期から現在の間氷期にいたった今でも、大規模な氷床が存在する南極大陸の現在は氷床が覆っていない露岩域と呼ばれる部分に着目した。最終氷期から現在にかけて、気候の温暖化と海水準の上昇、それに伴う氷床の融解などが起こっている。特に氷床は流動する際に基盤の岩石を削はくしている。露岩域ではかつて氷床が存在していた部分に、取り残された形での湖が存在しているため、この堆積物を用いることで、融解のタイミングなどについて議論を行うことができるデータの確保が期待された。今回は東南極の湖の堆積物についてベリリウムの同位体を分析した。すると、この地域の氷床の融解のタイミングは、北半球氷床のの融解から10,000年以上遅れてスタートしたことが明らかになった。またベリリウムの同位体からは、融解当初は風化起源のシグナルが残されているものの、その後、融解水の影響によるベリリウム同位体のエクスカーションがおよそ4,000年前に起こっていたことが明らかになった。特にこのタイミングは、海洋の循環パタンが変化したタイミングとして先行研究でも報告されているタイミングであり、沿岸地域への温暖な海流が侵入したことが原因と考えられた。海洋と氷床の変化について陸域の湖沼堆積物を用いることで関係性が明らかになった。これらについては論文が国際誌に掲載された。また、初年度に導入した堆積物のガンマ線を検出し、より最近の年代測定を行う分析装置の立ち上げも順調に行い、陸域のコアトップの年代測定に適用するべく調整を進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】17H01168 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古気候 / 古海洋 / 完新世

【研究成果の概要】

現在進行中の気候変動と温暖化の将来について理解を深めるためには、気候モデルの精度向上が必須である。国連の気候変動に関する政府間パネル(IPCC)でも重要性が指摘されている。本研究では中緯度および低緯度の気候変動と高緯度の環境変化を高精度で復元することでそれらの関連性を明らかにした。環境復元を行う代替指標の精度の検証も行いつつ、複数を組み合わせて特に氷期以降の関連性について調べた。その結果、大気循環や海洋循環を通じ、グローバルな気候変動が伝播していたことが高精度に復元することができた。

【研究の社会的意義】

現在進行中のグローバルな気候変動の将来予測の高精度化にはモデルの動作特性の理解が重要である。将来の気候予測を高精度化するには、それらのモデルが過去の気候変動を正しく復元することができるかどうかの検証が重要なステップである。国連の気候変動に関する政府間パネル(IPCC)でも重要性が指摘されている。本研究では中緯度および低緯度の気候変動と高緯度の環境変化を高精度で復元し、大気や海洋循環を通じた関連性を明らかにした。この研究結果を気候モデルの制約条件として使うことで、将来予測の向上につなげることが可能である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】26287129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

後期新生代 / 後期中新世 / 古気候 / 古海洋 / 古気候モデル / 全球寒冷化 / 二酸化炭素 / 新第三紀 / 新第三紀後期

【研究成果の概要】

過去1000万年間で地球の気候は温室地球から現在の氷室地球へと移行したことが知られている。この長期的な氷床発達の原因の理解は氷床の長期的な安定性を理解する上で重要であが、その原因は依然としてよくわかっていない。本研究では世界の各海域の海洋堆積物コアを用いて、過去1000万年間の古海洋変動及び、大気二酸化炭素濃度を復元した。その結果、北半球の著しい氷床発達が開始される時期よりも数百年万年先行して、全球的な寒冷化と大気CO2濃度の低下が起こっていたことが示され、大気CO2濃度の低下が過去1000万年間の気候変動に重要な役割を果たしていたことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【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】層位・古生物学

【研究領域課題番号】26247085 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古気候 / 氷床 / 南極 / 古海洋 / 南極氷床 / 海水準 / 古環境 / 年代測定

【研究成果の概要】

これまでに復元が困難であった南極氷床の過去の変動について、画期的な成果が得られた。現在及び今世紀末の大気二酸化炭素レベルと同様な時期である300-500万年前の氷床変動について、当時の西南極氷床は完全に融解していたものの、東南極氷床には位置特異性があったことが明らかとなった。とくに内陸部においては氷床サイズが増加していたことが世界で初めて明らかになった。また大きな環境変動が起こったとされる最終氷期以降の南極氷床融解史についても重要な知見が得られた。
氷床変動と中緯度、低緯度の環境変化についての復元はサンゴ礁の試料などを用いることで、全球的な気候変動との関連性についても明らかにすることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】25287136 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

南極 / 北極 / 古海洋 / 古気候 / TEX86 / 鉱物 / 堆積物 / 海流 / 完新世 / 気候変動 / 水温

【研究成果の概要】

TEX86の分析により，南大洋ウィルクスランド沖では水温は12,000年前から3000年前にかけて低下し，その後，上昇したことが示された．他方，北極チュクチ海では水温は9000年前以降，上昇した．両地域とも顕著な1000年スケール水温変動を示した．チュクチ海コアのクローライト／イライト比から，ベーリング海峡通過流が1000年スケール変動を示し，中期完新世で強かったことが示された．また，石英／長石比からボーフォート循環が1000年周期変動を伴いながら9000年前以降弱化したことが示された．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】21674003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古気候 / 古海洋 / 気候変動 / 第四紀 / 地球化学 / 掘削科学

【研究成果の概要】

今年度には、堆積物を用いたメキシコ湾沿岸や極氷床に関連した過去の海水準変動および気候変動研究、タヒチのサンゴの微量金属を用いた融氷期の環境復元、木材のコアを用いた10年スケールの気候変動と太陽活動との関係についての研究などを行った。堆積環境復元によりメキシコ湾北部沿岸では、1万年前の海水準上昇イベントと4000年前以降の気候変動が明らかになった。また、タヒチのコアサンプルから、サンゴ骨格中の微量金属の変化により、過去の水温変化を明らかにした。今回の研究では、新しい水温指標としてウランを導入し、融氷期の南太平洋赤道域の表層水温変化について初めて明らかにした。その結果、およそ15,000年前の融氷期中期には、ラニーニャ的な環境になっていたことが明らかになった。氷期に存在していた大陸氷床のおよそ半量が融解した当時の環境が明らかになったことにより、気候変動モデルの動作特性の理解について大きな貢献となることが期待される。また、太陽活動と気候変動について、地球温暖化問題と絡めて大きな議論となっているが、太陽活動と気候変動についての因果関係を明確にできるデータに基づく議論は少ない。今回は、木材の年輪に含まれている放射性炭素含有量変化(太陽活動指標)とセルロースの酸素同位体比変化を用いて、気候変動と太陽活動の変化の関係を明らかにした。その結果、小氷期とわれ太陽活動が弱かった(マウンダー極小期)の日本列島での湿潤化が有意に認められた。気温についての復元は出来ていないが、相対湿度の変化という、別の気候指標の復元と太陽活動とを明確にリンクすることができた新しい結果として、論文はアメリカ科学アカデミー紀要に掲載された。また、IPCC(気候変動に関する政府間パネル)の第1作業部会の海水準と氷床変化についてのワークショップの5人の代表幹事の1人に選ばれ、報告書もまとめた。

【研究種目】若手研究(S)

【研究期間】2009 - 2013

【配分額】91,650千円 (直接経費: 70,500千円、間接経費: 21,150千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】18654084 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アンデス山脈 / アタカマ砂漠 / 宇宙線生成核種 / 古気候 / テクトニクス / 古海洋 / 加速器質量分析 / 宇宙線

【研究成果の概要】

アタカマ砂漠の乾燥化とアンデス山脈の隆起との関係についそ調べるため、チリのアンデス山脈から採取される岩石について宇宙線照射生成核種(CRN)をもちいた乾燥化の年代決定を行う実験法の確立を目指すことがこの研究の目的である。今年度は、これまでに本研究で遂行してきた実験結果をもとに地理情報システム(GIS)をつかって地形解析を行い、東京大学COE予算を用いてチリへ渡航し、経度と高度のことなる地点でのサンプリングを行った。代表者の横山と分担者の松崎、そして大学院生の城谷が参加し、研究協力者にあらたにAndres Veloso博士をくわえ、アントファガスタのVeloso博士の大学に拠点をおきながらのサンプリングを実施した。10月に行ったサンプリングの結果、採取したサンプルは合計300kgを超え、東部のカラマ周辺のサンプルについて10Beと26Alを用いた年代測定を行った。その結果、これまで考えられていた現地の岩石の照射年代よりもきわめて若い年代が得られた。アタカマ砂漠においては第四紀前期にはすでに極乾燥状態に入っていたというと考えられてきた。今回得られた結果は、これまで別の方法で決定された年代よりもオーダーで若いものであり、世界的にきわめて乾燥していると考えられている当地域の岩石についても、詳細な宇宙線生成核種による分析を行う必要があることを示唆しており、「地形学を含んだ地球表層プロセス研究において重要な知見となった。この結果は現在投稿準備中である。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】18101001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候モードジャンプ / 東アジアモンスーン / 偏西風 / 古海洋 / 近未来予測 / 環境変動 / 古海洋学 / モンスーン / オホーツク海 / ベーリング海 / 北太平洋中層水 / 古気候 / 温暖化 / 急激な気候変動 / 伽

【研究成果の概要】

北西太平洋から採取したコアの分析を基に、最終間氷期以降の東アジアモンスーン、偏西風軸の挙動変化を復元し、北大西洋における千年スケールの気候変動との関係を調べた結果、偏西風軸位置の変動を通じて東アジアモンスーンが北大西洋の気候変動とリンクしていたこと、両者の変動の位相関係が氷期と後氷期で逆転していたことが示された。北太平洋中層水も、そうした変動に連動して変動していた。更に、最終間氷期の復元結果は、温暖化に伴い偏西風と夏季モンスーンフロントが北上する可能性を示唆した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2006 - 2010

【配分額】109,200千円 (直接経費: 84,000千円、間接経費: 25,200千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】16684017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

西赤道太平洋暖水塊 / 南シナ海 / サンゴ / 古気候 / 酸素同位体 / 古海岸 / ITCZ / モンスーン / 表層海水温 / 古海洋 / エルニーニョ / 年代測定 / エルニーニ

【研究成果の概要】

西赤道太平洋暖水塊の一部である南シナ海について、その水温変動とグローバルな気候変動の関係を明らかにするため、今年度は南シナ海南部のパラワン島において試料採取を行った。現生のサンプルは2-3mのコアが3本、化石サンゴについても10本ほどの試料が得られた。成長速度が1.5cm/年程度であるので、少なくとも150年間の水温および塩分の変動について復元することが可能である。得られた試料はスラブにして軟X線写真を撮影した。X線回析装置による二次生物鉱物の有無の検討結果とあわせると、現生および化石サンゴのどちらについても、極めて保存状態が良いことが明らかになった。化石サンゴについては東京大学の加速器を用いて年代測定を行い、ほどんどが7000年前の、現在より気温が温暖であったといわれている、Hypsithermal期のものであることが明らかになった。6,500年前のサンゴと現生サンゴについての酸素炭層同位体比分析の結果、当時のどちらもとらえているが、水温のみの変化で説明しようとすると3℃以上慣例であったことになり、先行研究による海岸堆積物の分析結果と不一致が生じる。そのため、当時は塩分も現在よりも高かったことが明らかになった。これは恐らく当時の日射量分布が現在と異なっていたため、ITCZの北上に伴う降水バンドの変化が生じたためだとかんがえられる。この成果は2006年12月にサンフランシスコで開かれたアメリカ地球物理連合大会において口頭発表し、高い評価を得ることができた。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)