【研究領域課題番号】20H04327 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メタン / 氷床コア / 完新世 / 温室効果ガス / 気候変動 / グリーンランド / 南極

【研究成果の概要】

2020年度はグリーンランドのNEEM氷床コアから、過去1万年間のメタン濃度のほか、合計8成分（CH4濃度, N2O濃度, CO2濃度, δ15N-N2, δ18O-O2, O2/N2, Ar/N2, 空気含有量）の大気組成データの取得を進めた。グリーランドの氷床コアに共通して、完新世の多くの期間に相当する深度帯は、割れやクラックが多く氷の質が悪いという特徴がある（ブリットルゾーンと呼ばれる）。微小なクラックに現在大気が混入したりすることで汚染が発生しやすく、先行研究においてブリットルゾーンではメタン濃度を高精度で分析することが難しいという問題点があった。本研究で用いたNEEM氷床コアも600 -1300m深（約2500-10000万年前）がブリットルゾーンに該当し、氷の質が極めて悪い試料が散見されたが、セラミックナイフを用いて丁寧にクラックを除去したり、真空引き時間を海外の研究機関の6倍の長さにするなどの工夫を凝らすことで、ブリットルゾーンにおいても汚染の影響を低減した質の高いメタン濃度の測定に成功した。ガスクロマトグラフによる分析については、試料容器交換時にわずかに混入する大気を完全に排除するための真空排気装置を新たに設置し、試料導入箇所の真空度を高めた。これらの工夫により、メタン濃度を3ppb（1σ）という高精度で安定して取得することに成功した。また、東北大学において、国立極地研究所で使用しているガスクロマトグラフ用標準ガス（CH4, N2O, CO2）の濃度を東北大学の温室効果ガス測定装置で分析し、標準ガス濃度スケールの相互検定を実施した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】17H04578 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

南極 / 対流圏界面 / 水蒸気 / 水蒸気ゾンデ / 気候変動 / 高解像度観測 / オゾン

【研究成果の概要】

対流圏界面領域（高度10km付近）は、温度や化学成分（オゾン、水蒸気など）の分布が高度とともに急激に変化するため、その研究には高鉛直分解能なデータが必要とされるが、気象条件が過酷で物資や人員の輸送も制限される南極域ではこれまで十分な観測が行われてこなかった。本研究では、対流圏界面領域の水蒸気量を高精度で測定可能な水蒸気ゾンデによる観測を南極昭和基地で継続的に実施し、多数のデータを取得するとともに、同領域における水蒸気増大現象が、水蒸気の水平輸送経路をあらわすatmospheric riverに沿った水蒸気輸送によって引き起こされていたことを明らかにした。

【研究の社会的意義】

南極における水蒸気ゾンデ観測は、地球温暖化にも影響する上部対流圏・下部成層圏の水蒸気量を高精度で測定することができます。本研究では、同観測で得られた上部対流圏の水蒸気増大が、atmospheric riverと呼ばれる水蒸気輸送経路に沿って輸送されてきたことを示しました。今後、南極域への水蒸気輸送を定量的に明らかにすることは、南極氷床の総量を左右する涵養過程の定量化につながると期待されます。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】15KK0151 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古気候 / 南極 / サンゴ / 気候変動 / 極地

【研究成果の概要】

全球の気候変動に大きな影響を与えていると考えられる極域氷床の変動について研究をお行った。全球的な氷床量変動と南極氷床について、全球の海水準低下量の詳細な復元に成功するとともに環境変動を復元した。さらに変化率を詳細に明らかにした。結果はこれまでの概念を覆し、内容はNature誌に報告した。氷期の終焉と海水準変動と沿岸環境の応答、さらにサンゴ礁の環境への適応性についてもNature Geoscience 誌に公表した。将来の安定性が危惧されている西南極氷床ロス海のデータについて、地形地質データと地球化学的な分析結果から、氷床の急激な崩壊イベントを発見し、PNAS誌に論文を公表するなどした。

【研究の社会的意義】

現在進行中の地球温暖化の気候状態でもっとも危惧されているのは、グリーンランドや南極氷床の挙動である。部分的な崩壊や融解の加速などにより、海水準上昇を通して世界の沿岸域に影響を与えるためである。今回の研究により、南極で最大のロス棚氷が気候変調によりもたらされた大気循環の変化を通して大規模な崩壊を起こしたことを初めて明らかにするとともに、氷床の成長についてもこれまで考えられていた規模の１０倍の速さで成長が可能であることを明らかにした。これらの知見は今後、気候モデルの動作特性の理解などに用いることが可能となり、将来の気候変動に伴う氷床の挙動についてより詳細に評価することができるようになる。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2016 - 2018

【配分額】14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)

【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】23244102 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

南大洋 / 海氷 / 南極周極流 / セディメントウェーブ / 気候変動 / 生物ポンプ / バイオマーカー / ダスト / 南極 / IRD / 珪藻 / 酸素同位体比 / 南極氷床 / 氷期

【研究成果の概要】

南大洋インド洋区のコンラッドライズにおいて，南極周極流の影響によって形成された巨大砂丘様海底地形（セディメントウェーブ）を新たに発見した。海底下地質構造解析を基にしたセディメントウェーブ形成史から，南極周極流がおよそ150万年前に北上したと推測される。
最終氷期には冬季海氷縁が少なくとも緯度として15度程度北側に移動し，その影響で表層は低塩分化して成層が強化されていた可能性が高い。この現象は氷期の大気CO2濃度低下に大きく寄与していたであろう。また，冬季海氷分布は氷期の間に数千年スケールの周期で南北振動していた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-11-18 - 2014-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】22244058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

氷床 / 棚氷 / 力学 / 数値モデル / 南極 / グリーンランド / 気候変動 / 海面上昇 / グレーンランド

【研究成果の概要】

本研究では、南極とグリーンランド氷床の過去と将来の変動を、数値モデルによって解析した。重要な成果として、最終氷期（2万年前）における南極氷床の棚氷が現在よりも小さかったにも関わらず、その底面融解量が現在よりも大きかったことが判明した。我々はこの数値モデルを用いて、様々な温暖化シナリオの下で将来の氷床変動を見積もる国際プロジェクトSeaRISEに参画した。その結果、最も大きな気候変動シナリオRCP8.5における100及び500年後の海水準上昇への寄与は、南極氷床が0.1及び1.5 m、グリーンランド氷床が0.2及び2.0 mと示された。これらの成果はIPCC AR5の記述に引用された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)