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研究概要

2024.11.25

高緯度域の海洋地球科学と地球生命科学

極域（北極・南極）を含む高緯度域は、地球システム全体に影響を与えうる重要な要素があります。とくに、北極と南極は、地球の熱交換において重要な役割を持っています。極圏の氷は、太陽からの熱を反射し、地球の温度を安定化させるためです。また、水（H2O）は、熱容量が大きいことから、地球の温度の緩衝能としての役割もあります。

図1：東南極の氷床縁辺部（リュッツホルム湾沿岸）の氷床後退の様子 (Sproson et al., 2021を一部転載)

高緯度域は、地球の気候変動に敏感に応答します。例えば、10万年以上の時間スケールでは、氷期―間氷期サイクルに伴う氷床の後退や地史的な変遷、それに伴う生物相の応答が挙げられます。極域の大陸氷床は、水のリザーバーとしての役割も重要です。氷河や氷床の減少が進むと、海面上昇が加速し、海洋の物理的条件が変化する可能性があり、海洋を含む地球システムの連鎖的なフィードバックが予想されることから、変位を正確に観察していく必要があります。

より短い時間スケールでは、『人新世（Anthropocene）』というキーワードに代表されるように、人為的なインパクトに伴う地球規模の温暖化と氷床減少のほか、高緯度域を含む広域な生態系への定性的・定量的な応答に注目が集まっています。

図2：西南極における完新世後期のロス棚氷の広範な崩壊史の復元 (Yokoyama et al., 2016より一部を転載)

主な発表論文

  • Matsumoto, G.I., Honda, E., Ito, K., Kang, I., Seto, K., Tani, Y., Watanabe, T., Kashima, K., Ohtani, S., Yamanaka, T., Nakamura, T., Takano, Y., and Imura, S. (2024) Holocene paleolimnological changes in rundvågshetta lakes in the Soya Coast region and their paleoenvironmental significance with glacial isostatic adjustment in East Antarctica. Quaternary Science Reviews, 338: 108822. doi:10.1016/j.quascirev.2024.108822. [Abstract] （東南極氷床縁辺の宗谷海岸地域ルンドボークスヘッダの氷床湖に記録された完新世の古環境学的復元と氷期-間氷期での氷河性アイソスタシーに関する詳報）
  • Sproson, A.D., Yokoyama, Y., Miyairi, Y., Aze, T., Clementi, V.J., Riechelson, H., Bova, S.C., Rosenthal, Y., Childress, L.B., Aiello, I.W., Avila, A., Biggs, W., Charles, C.D., Cheung, A.H., deLong, K., Dove, I.A., Du, X., Estes, E.R., Fuentes, U., García-Lasanta, C., Goldstein, S.L., Golub, A., Hagemann, J.R., Hatfield, R.G., Haynes, L.L., Hess, A.V., Irvali, N., Kiro, Y., Monteagudo, M.M., Lambert, J.E., Li, C., Longo, W.M., McGrath, S., Robinson, R.S., Sarao, J., Taylor, S., Wright, J.D., Yu, S.M., the Expedition 379T Scientists. (2024) Near-synchronous Northern Hemisphere and Patagonian Ice Sheet variation over the last glacial cycle. Nature Geoscience, 17, 450-457. [Abstract] (最終氷期における北半球とパタゴニア氷床変動の同期性に関する総括)
  • Servettaz, A.P.M., Agosta, C., Kittel, C., and Orsi, A. J. (2023) Control of the temperature signal in Antarctic proxies by snowfall dynamics. The Cryosphere, 17, 5373-5389. [Abstract] (降雪のダイナミクスによる南極プロキシの温度シグナルとその制御機構)
  • Sproson, A.D., Yokoyama, Y., Miyairi, Y., Aze, T., and Totten, R.L. (2022) Holocene melting of the West Antarctic Ice Sheet driven by tropical Pacific warming. Nature Communications, 13, Article number: 2434. [Open Access] (完新世における熱帯太平洋の温暖化と西南極氷床の融解に関する研究)
  • Sproson, D.A., Takano, Y., Miyairi, Y., Aze, T., Matsuzaki, H., Ohkouchi, N. and Yokoyama, Y. (2021) Beryllium isotopes in sediments from Lake Maruwan Oike and Lake Skallen, East Antarctica, reveal substantial glacial discharge during the late Holocene. Quaternary Science Reviews, 256, Article number: 106841. [Abstract] (東南極大陸の氷河性堆積物中のベリリウム同位体比による完新世後期の氷床下伏流水の履歴復元)
  • Johnson, K.M., McKay, R.M., Etourneau, J., Jiménez-Espejo, F.J., Albot, A., Riesselman, C.R., Bertler, N.A.N., Horgan, H.J., Crosta, X., Bendle, J., Ashley, K.E., Yamane, M., Yokoyama, Y., Pekar, S.F., Escutia, C., Dunbar, R.B. (2021) Sensitivity of Holocene East Antarctic productivity to subdecadal variability set by sea ice. Nature Geoscience, 14, 762-768. [Abstract] (完新世における東南極の海氷域の生産性と10年変動に関する研究)
  • Prothro, L.O., Majewski, W., Yokoyama, Y., Simkins, L.M., Anderson, J.B., Yamane, M., Miyairi, Y., and Ohkouchi, N. (2020) Timing and pathways of East Antarctic Ice Sheet retreat. Quaternary Science Reviews, 230, Article number: 106166. [Abstract] (東南極の氷床後退のタイミングに関する総説)
  • Wilson, D.J., Bertram, R.A., Needham, E.F., van de Flierdt, T., Welsh, K.J., McKay, R.M., Mazumder, A., Riesselman, C.R., Jimenez-Espejo, F.J., Escutia, C. (2018) Ice loss from the East Antarctic Ice Sheet during late Pleistocene interglacials. Nature, 561, 383-386. [Abstract] (更新世後期の間氷期における東南極氷床からの氷の消失の復元に関する調査研究)
  • Pant, N.C., Jimenez-Espejo, J.F., Cook, C.P., Biswas, P., Upadhyay, D., Kuroda, J., Ito, M., Macky, R., Marchesi, C., Shimizu, K., Senda, R., vande Flierdt, T., Takano, Y., Suzuki, K., Escutia, C. and Shrivastava, P.K. (2018) Suspected meteorite fragments in marine sediments from East Antarctica. Antarctic Science, 30, 307-321. [Abstract] (東南極大陸の海洋堆積物に含まれる隕石片に関する分析調査)
  • Rudd, R.C., Tyler, J.J., Tibby, J., Yokoyama, Y., Tavernier, I., Verleyen, E., Fukui, M. and Takano, Y. (2016) A diatom inferred record of lake variability during the last 900 years in Lutzow-Holm Bay, East Antarctica. Journal of Quaternary Science, 31, 114-125. [Open Access] (東南極リュッツ・ホルム湾域における過去900年間の湖沼変動と珪藻を含む生物相の応答記録)
  • Yokoyama, Y., Anderson, J.B., Yamane, M., Simkins, L.M., Miyairi, Y., Yamazaki, T., Koizumi, M., Suga, H., Kusahara, K., Prothro, L., Hasumi, H., Southon, J.R., and Ohkouchi, N. (2016) Widespread collapse of the Ross Ice Shelf during the late Holocene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113, 2354-2359. [Open Access] (地球化学的指標による完新世後期におけるロス棚氷の広範な崩壊史の復元)
  • Takano, Y., Kojima, H., Takeda, E., Yokoyama, Y., and Fukui, M. (2015) Biogeochemistry and limnology in Antarctic subglacial weathering: molecular evidence of the linkage between subglacial silica input and primary producers in a perennially ice-covered lake. Progress in Earth and Planetary Science, 2,: 8. [Open Access] (東南極の氷床下の伏流水によるシリカ成分の流入と一次生産者の応答に関する研究)
  • Yamane, M., Yokoyama, Y., Miyairi, Y., Suga, H., Matsuzaki, H., Dunbar, R.B., and Ohkouchi, N. (2014) Compound-Specific 14C dating of IODP Expedition 318 core U1357A obtained off the Wilkes Land coast, Antarctica. Radiocarbon, 56, 1009-1017. [Abstract] (南極ウィルクス・ランド沖で採取されたIODP第318次コア試料を用いた化合物レベル14C年代測定について)
  • Cook, C.P., van de Flierdt, T., Williams, T., Hemming, S.R., Iwai, M., Kobayashi, M., Jimenez-Espejo, F.J., Escutia, C., González, J.J., Khim, B.-K., McKay, R.M., Passchier, S., Bohaty, S.M., Riesselman, C.R., Tauxe, L., Sugisaki, S., Galindo, A.L., Patterson, M.O., Sangiorgi, F., Pierce, E.L., Brinkhuis, H., Klaus, A., Fehr, A., Bendle, J.A.P., Bijl, P.K., Carr, S.A., Dunbar, R.B., Flores, J.A., Hayden, T.G., Katsuki, K., Kong, G.S., Nakai, M., Olney, M.P., Pekar, S.F., Pross, J., Röhl, U., Sakai, T., Shrivastava, P.K., Stickley, C.E., Tuo, S., Welsh, K., Yamane, M. (2013) Dynamic behaviour of the East Antarctic ice sheet during Pliocene warmth. Nature Geoscience, 6, 765-769. [Abstract] (鮮新世温暖期における東南極氷床のダイナミクスと詳報)
  • Takano, Y., Tyler, J.J., Kojima, H., Yokoyama, Y., Tanabe, Y., Sato, T., Ogawa, N.O., Ohkouchi, N., and Fukui, M. (2012) Holocene lake development and glacial-isostatic uplift at Lake Skallen and Lake Oyako, Lützow-Holm Bay, East Antarctica: Based on biogeochemical facies and molecular signatures. Applied Geochemistry, 27, 2546-2559. [Open Access] (東南極リュツォ・ホルム湾域の氷河性アイソスタシーと隆起による湖沼形成と生物地球化学的変動の復元に関する詳報)
  • Kashiyama, Y., Miyashita, H., Ohkubo, S., Ogawa, N.O., Chikaraishi, Y., Takano, Y., Suga, H., Toyofuku, T., Nomaki, H., Kitazato, H., Nagata, T., Ohkouchi, N. (2008) Evidence of Global Chlorophyll-d. Science, 321, 658-658. [Abstract] (グローバルに存在する新しい光合成色素クロロフィル-dの存在証拠（南極域の特殊な水塊を含む）)
  • Ohkouchi, N., and Eglinton, T.I. (2008) Compound-specific radiocarbon dating of Ross Sea sediments: A prospect for constructing chronologies in high-latitude oceanic sediments. Quaternary Geochronology, 3, 235-243. [Abstract] (南極ロス海堆積物を用いた化合物レベル放射性炭素年代測定法の適用と高緯度の年代構築への展望)
南極大陸のスカーレン（Skallen）地域におけるスカーレン氷瀑（氷河の滝）の様子（Takano et al., 2012）。夏期には、母岩の産状や色相もよく観察できる。手前に赤色の居住カブースと青い野外キャンプサイトが見える（©JAMSTEC）。