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南極の環境変動

地球上の約70%の淡水を蓄えている南極氷床は、地球温暖化に伴い融解することで、海面上昇など、グローバルな気候変動を引き起こすことが危惧されています。今後の極域氷床の退氷を予想し、その気候変動への影響を知るためには、過去の氷床変動・プロセスを理解することが不可欠です。特に、南極氷床はボリュームが大きく重要ですが、その変動に関する長期データは圧倒的に不足しているのが現状です。南極氷床は安定なのか、氷床コア、岩石分析そして海洋堆積物を使い明らかにしようとしています。

岩石から氷床を探る ― 宇宙線照射生成核種による氷床消長の復元

近年開発された「表面照射年代法」は、地表面に露出している岩石の石英(SiO2)中に、宇宙線の作用で生成される「宇宙線照射生成核種」(10Be、26Alなどの極微量元素)の濃度から、地表面が宇宙線にさらされた期間 (露出年代) を直接求める手法です。岩石が宇宙線にさらされた期間が長いほど、宇宙線照射生成核種の濃度が高くなる、という関係になります。

この手法を用いると、南極の露岩域の露出年代(=氷床が融けて下の岩が露出した年代)を直接測定でき、過去の氷床変動を復元することができます。


私達は、国立極地研究所、広島大学などと共同で、東南極氷床の露岩域(上写真)で採取された岩石の10Be、26Alを、東京大学の加速器質量分析計(AMS)を用いて分析しました。そのデータから表面照射年代を求め、この地域で氷床が融けた時期を調べました。

これまでに水平方向の氷床変動のデータを得ており、今後さらに鉛直方向の変動を復元することで、三次元的な氷床変動の復元を目指しています。氷床の垂直方向の変動が復元可能な、氷床から露出している山の頂での表面照射年代データを求める予定です。

海底堆積物に記録された、南極氷床の融解史

南極海の堆積物は、氷床の融解史を、時系列順に詳細に記録していると考えられています。しかし、古海洋学で一般的に用いられる「浮遊性有孔虫」が、南極海にはほとんど生息しておらず、従来の手法では南極海堆積物から十分な情報を取り出せませんでした。そこで私たちは、「有機物の化合物レベル同位体比測定」や「ケイ藻殻の酸素同位体比測定」など、新たな手法を用いて研究に取り組んでいます。

■有機物の化合物レベル同位体比測定

南極のうち西南極氷床は、ほとんどが現在の海水準面以下の基盤岩に乗っています。つまり、海水にどっぷりと浸かった海洋氷床です。その地球温暖化に対する応答は明らかにされておらず、氷期から間氷期へ至る温暖化時の動態についても、ほとんど分かっていません。その最大の原因は、西南極氷床周辺域における海底堆積物が、南極大陸で削剥され運ばれてきた大量の陸源物質に薄められ、過去の環境シグナルがノイズに埋もれてしまっているからです。


私たちは、海洋研究開発機構や国立極地研究所、米ライス大学などと共同で、海洋のプランクトンが生合成する有機物(バイオマーカー)の放射性炭素年代や水素同位体比を測定することで、ノイズの中からシグナルだけを抽出する手法の開発を行ってきました。

これまでに、水素同位体比の測定から、西南極氷床が最近1万年の間に4回融解したというデータが得られており、現在、氷床融解のタイミングを精密に年代決定する手法(化合物レベル放射性炭素測定)を開発しています。今後、さまざまな地点の堆積物コアで測定を行い、西南極氷床の融解プロセスについて総合的な考察を行います。



■ケイ藻殻の酸素同位体比測定

準備中


氷床コア

準備中