【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】16H04067 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山灰 / トバ火山 / 古気候 / 古水温 / アルケノン / 掘削コア / 気候変動 / 更新性 / モンスーン / 層序 / 大規模噴火 / 火山ガラス / 有孔虫 / 酸素同位体

【研究成果の概要】

本研究では，ちきゅうNGHP-02航海にてベンガル湾西部の大陸斜面で掘削・回収されたコアに挟在する火山灰層の地質学的，地球化学的検討を行ってその火山灰層の特定を行い，その前後での気候変動について検討した．浮遊性有孔虫の酸素同位体から，火山灰層の年代がおよそ7万年～7万4000年前であることが判明し，火山灰層から分離した火山ガラスの主要元素，微量元素組成，およびSr, Nd, Pb同位体分析から，この火山灰層がインドネシア・スマトラ島で約7万年前に噴火したトバ火山の新期噴火のテフラであることが判明した．このテフラの直上直下の層準からアルケノンを抽出し古水温を測定して古環境変動を検討した．

【研究の社会的意義】

インドネシア・スマトラ島のトバ火山は約7万年前に爆発的な噴火を起こした．その噴火は過去100万年間でも最大級といわれる．その時に噴出した火山灰は南アジア，インド洋，南シナ海と広く分布している．地球深部探査船「ちきゅう」でベンガル湾においてNGHP-02航海が実施され，トバ火山灰らしき火山灰層が回収された．本研究では，その火山灰層の詳細な検討と分析により，新期噴火のものであることを明らかにした．また，その火山灰層が含まれる堆積物は非常に堆積速度が高いため，高時間解像度での気候・海洋変動を記録している．火山灰層の直上，直下の堆積物の詳細な古水温記録を復元したところ，大変興味深い知見が得られた．

【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】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】環境動態解析

【研究領域課題番号】15H01729 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

氷期 / 鍾乳石 / 石筍 / 流体包有物 / 安定同位体比 / 気温変動 / アジアモンスーン / 古気候 / 安定同位体 / 気候変動 / 同位体 / 沖縄 / 第四紀 / 古気候学 / 最終氷期

【研究成果の概要】

分析手法は、乾燥・破砕・データ処理プロセスの自動化と改良等により簡略化することができた。また、予期していなかった前処理時の加熱による同位体再平衡の問題を発見し、この効果を定量的に見積もることで、今後の解析に重要な基礎的知見を得た。洞窟観測と石筍採取は、ほぼ計画通りに実施できた。気候復元に向けた分析は分析計の故障により遅れたものの、期待していた最終退氷期における連続的な流体包有物の同位体比データは取得することができた。また、降水の酸素17に関する新しい知見も得られた。沖縄の鍾乳石からは、最終氷期最盛期からベーリングアレレード温暖期にかけての温暖化を示す定量的な気温データを初めて得ることができた。

【研究の社会的意義】

気候変動のメカニズムを理解するためには、長期間のデータが必要である。陸域の気候変動の記録媒体として鍾乳石は重要だが、定量的な気候復元は困難であった。本研究では、鍾乳石に閉じ込められた流体包有物の同位体比に注目して、過去の気温変動の定量的な復元を目指した研究を実施した。分析手法の地道な改良と検証実験により流体包有物の同位体比がほとんど変質を受けずに過去の降水の情報を保存していることが分かった。この結果は今後の鍾乳石の流体包有物研究の基礎的な知見として意義がある。また、沖縄の鍾乳石からは、最終氷期最盛期から現在の間氷期にかけての温暖化が開始する際の定量的な気温データを初めて得ることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【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】環境動態解析

【研究領域課題番号】12573015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カムチャッカ半島 / 気候変動復元 / 地球熱学 / 孔井内温度 / 地下水流動 / 安定同位体 / 標準年輪曲線 / 地球温暖化 / 気候変動 / 地下温度 / 年輪年代学 / 極東地域 / 古気候 / 地下温度勾配 / カムチャッカ

【研究成果の概要】

カムチャッカ半島において、地球熱学と年輪年代学という2つの独立した手法により、過去数百年間の気候変動を復元する研究を行った。
地球熱学の手法による研究としては、2000年?2002年に3回にわたり現地調査を行い、北緯53度付近の10本の掘削孔で孔内温度分布を繰り返し計測した。うち6本の孔井について過去の地表面温度変動を求めることができ、いずれの点でも最近50?100年の間に地表面温度が1?2K上昇したことが推定された。また、小型水温計を用いて3本の孔井内で長期温度計測を行った結果、孔内の水の小規模な対流や地下水の流れの季節変動を示唆するデータが得られた。さらに、温度計測を行った孔井内の地下水、及び周囲の河川水を採取し、安定同位体比・水質を測定した。その結果に基づいて、調査地域の地下水流動系の特性を明らかにし、地下水流動が孔内温度分布と気候変動推定に与える影響の評価を行った。
年輪年代学の手法によっては、2000年の予備調査と2001年の現地調査で半島中部のクロノツキー地域から採集したカラマツ55個体の試料から、同地域を代表する422年間の標準年輪曲線を構築した。気象観測データとの比較により、この年輪曲線は初夏気温に対し有意な相関を示すが、降水量には相関していないことが判明した。この結果に基づき西暦1624年までの初夏の気温を復元したところ、過去130年間の顕著な温暖化と全期間にわたる数十年周期の変動とが認められた。長期的な変動パターンは、孔内温度分布の解析結果と整合的である。
この他、韓国と琵琶湖岸の計4本の掘削孔においても温度分布を計測し、地表面温度変動の復元を行った。韓国では近傍での気温の実測データと整合的な結果が、琵琶湖岸では過去数千年の湖水の変動に対応すると思われる変動パターンが求められた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】11691112 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ネパール / ヒマラヤ / 山脈上昇 / 湖成層 / モンスーレ / 気候変動 / 変動地形 / 古カトマンズ湖 / K-Ar年代 / フィッション・トラック年代 / 断層 / ネパール・ヒマラヤ / 古環境 / 衝上断層 / アジアモンスーン / 山脈形成 / カトマンズ・ナップ / 古気候

【研究成果の概要】

1.カトマンズナッペは一つのthrust sheetからなり,主中央衝上断層帯がナップを取り巻いている.
2.ヒマラヤ主稜の最近の急激な上昇はカトマンズナップ北部のout-of-sequence thrustによる.
3.カトマンズ北方の主中央衝上断層帯は9〜6Maには延性条件下での衝上断層,その後3Maごろまでは脆性条件下での正断層であった.
4.カトマンズ盆地の上部鮮新統〜更新統の層序を確立し,その堆積相の垂直・側方変化を明らかにした.過去2.5myの古カトマンズ湖の堆積環境と古気候の変遷を明らかにした.
5.約1Maにヒマラヤの前縁山地であるマハバーラト山地が急激な上昇を開始した.
6.古カトマンズ湖縁辺部の三角州堆積物は,盆地の中心側から山側に向かってあるいは下位から上位へ向かってその特徴が変化する.この変化は湖水準の変動や上昇速度の変化によって説明できる.
7.花粉・植物化石の分析によると,25kaころには現在よりもかなり寒冷・乾燥気候であった.また一部の層準では現在と同程度の気候であったことを示す.
8.カトマンズ盆地において,221m,65m,45mのボーリングを行った.これらのコアの解析は現在進行中である.
9.古カトマンズ湖は約30kaに湖岸線が周縁山地の標高1440m付近に達するほど拡大し,それ以後順次縮小していった.
10.カトマンズ南方ヘタウダ盆地は最終氷期極相期頃には現在より7〜8℃気温が低く,極めて乾燥し,夏季モンスーンの影響をほとんど受けていなかった.その後,徐々に温暖化し脈動的な湿潤期を挟む段階を経て、最低位の段丘形成期(5ka前後)には現在と同じ環境が成立していた.
11.カトマンズ北方のランタン地域において,地すべり発生時期と氷河変動との関係を解明した.
12.カトマンズ盆地西部で延長6km,北落ち正断層,最大垂直変位量1.7mm/aのタンコット活断層を識別した.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,290千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 390千円)