氷床コアによる第四紀の 氷床コアによる第四紀の グローバル気候変動の

氷床コアによる第四紀の
グローバル気候変動の復元
動機付けプロジェクトB班
0.2~0.3℃
約10℃
酸素同位体比：気温と線形関係
地質年代表
完新世
１万年前∼
更新世
１８０万年前∼
鮮新世
５００万年前∼
新第三紀
新 生 代
中新世第四紀の編年
２２５０万年前∼
漸新世
３８５０万年前∼
年代 始新世
氷期・間氷期
古第三紀
５５００万年前∼
0∼1.3万年前
後氷期
暁新世
６５００
万年前∼
1.3∼7.1万年前 １億４ウルム氷期（
白亜紀
０００万年前∼最終氷期）
7.1∼12.8万年前
R/W間氷期
中 生 代
ジュラ
紀
１億９
５００万年前∼
三畳紀
００
０万年前∼
12.8∼18.6万年前２億３リ
ス氷期
ペルム紀
０００万年前∼
18.6∼24.5万年前２億８M/R間氷期
石炭紀
５００万年前∼
24.5∼30.3万年前３億４ミンデル氷期
デボン紀
５００万年前∼
30.3∼42.3万年前３億９G/M間氷期
古 生 代
シルル紀
５００万年前∼
42.3∼80.0万年前４億３ギュンツ
氷期
オルドビス紀
５億年前∼
80.0∼85.0万年前
D/G間氷期
カンブリア紀
５億５０００万年前∼
85.0∼135.0万年前
ドナウ氷期
４３億年前∼３
８億年前
先カンブリア紀
135∼160万年前 ４６億年前
間氷期
第四紀
1989~1992
＠Greenland
氷床コア掘削計画（GRIP）
過去10万年以上 の
信頼性の高い気候変動の記録
160∼195万年前
氷床コアの生成プロセス
ビーバー氷期
1
最終氷期
その氷期、間氷期って何？
氷河時代 の 中で…
n
n
n
氷期(glacial epoch)：
氷期(glacial
epoch)：特に寒冷で氷床が発達する時期
間氷期(interglacial
間氷期
(interglacial epoch)：
epoch)：氷期と氷期の間の温暖な時期
後氷期(postglacial
後氷期
(postglacial age):現在の間氷期
age):現在の間氷期
亜間氷期(interstadial )：氷期の中の比較的温暖な時期
D-O cycle
ギザギザをよーく見ると…
最終氷期 に温暖化
温暖化と寒冷化のサイクル
寒冷化のサイクル
= Dansgaard-Oeschger cycle
模式化した気温変動
D-O cycle
Welcome
to
the World of
模式化した気温変動
氷床の部分的崩壊
一番寒くなるこの時期に起こること、それは…
＆北大西洋への氷山群の流出
Heinrich Events
塩澤
氷床コアの生成プロセス
大
2
注目のきっかけ
1988年ドイツ人のHartmut Heinrich が、北大西洋で特徴
的な6つの堆積層を発見
注目のきっかけ
1988年ドイツ人のHartmut Heinrich が、北大西洋で特徴
的な6つの堆積層を発見
引用:http://www.fh -brandenburg.de/~heinrich /
注目のきっかけ
堆積層はどこから来たのか？
注目のきっかけ：1988年ドイツ人のHartmut Heinrich が、
北大西洋 で特徴的な6つの堆積層を発見
引用:ww.ngdc.noaa.gov
年代測定により６回のハインリッヒイベントが
起きていたことがわかる
グリーンランドに迫る
ハインリッヒイベント
はDansgaard Cycleの境界期に起きていた
Dansgaard Cycleに示される気候変動 において
大きな役割を果たしている
氷床コアの生成プロセス
140956C 牟田 徹
3
グリーンランドは白い砂漠
n
生成プロセス
積雪（地表）
空気を取り込む
グリーンランドの年間降水量は氷に換算し
てたった数十cm
てたった数十
cmほど。
ほど。
→しかし１０００年で平均２mm程度しか堆積しな
い大洋の海底に比べれば、膨大な量。
→精度の高いデータが取れる。
深度１００ｍ
空気が孤立した気泡に変化
深度５００ｍ∼１２００ｍ
気泡は水和物 に取り込まれる
Gas Age
n
n
水分子がカゴ状の構造を作
り、その中に空気分子が
入っている。（水和物）
Ice Age
n
氷を構成するH
氷を構成する
H2O分子に着目。
n
→水素、酸素の同位体比から過去の気候を推
定。
→Ice Age
CO2 やCH4の濃度から過去の気候を推定。
→ Gas Age
Ice Age と Gas Age の不一致
n
空気は雪が積もってすぐに氷の結晶中に固定
されるわけではない。一定期間、大気中と行き
来する。Gas Ageは
AgeはIce Ageに比べ若く
Ageに比べ若くなる。
：雪の粒子
：空気中の分子
大気
酸素同位体比の測定で
気候変動がわかる
03--23011
03
松原 基行
2003.01.27
氷床コアの生成プロセス
4
１．酸素同位体比（δ18Ｏ）の求め方
２．なぜ同位体比の変化が起こる？
具体例として・・・
水の蒸発・凝縮過程
酸素(O)
酸素
(O) の安定同位体
の安定同位体(Stable
(Stable Isotope)の存在割合
Isotope)の存在割合
16Ｏ：
17Ｏ：
18Ｏ ＝ 99.757 : 0.038 : 0.205 (％)
注) 「理科年表」より
１）蒸発による同位体比の変化
２）凝縮による同位体比の変化
３．降水（雪）の同位体比の支配要因
高度効果
内陸効果
温度効果
４．酸素同位体比と温度変化の関係
n
n
氷床コアの測定 → 定点測定
温度変化のみが氷床コアの酸素同位体比に影
響している。
nδ 18Ｏ ＝
etc…
etc
…
氷床コアの生成プロセス
0.67 T - 13.7
(Johnsen et al. ,1989)
5
氷床コアにおける
年代決定
氷のとある部分を調べた
（例えば酸素同位体比
について）
↓↓↓
年代決定が重要!!!
結果数値はグラフの
破線部の値となったが、
ではこの横軸の年代は
どうやってきめるのか？
１４０７２８J
名倉 将司
(画像：www-arctic.nipr.ac.jp/Photos/ thumbnails/P6160170.JPG)
年代決定の材料
年代決定情報
n
n
n
n
n
季節変化 酸素同位体比・電気伝導度
絶対示準層 トリチウム・火山灰
相対示準層 氷床内気泡の成分（CH４
等）
放射性同位体 210Pb
Pb・
・14C
クラウディーバンド構造
(画像：www-arctic.nipr.ac.jp/tokutei/ NewsLetter/Newsimages/fig7.gi)
クラウディーバンド構造
n
n
n
透明層と白濁層の縞模
様
一周期約36mmで年層の
厚さに相当
白濁原因：未同定の光散
乱体・火山起源のダスト・
微小含有気泡
グローバルな気候変動
丸居宏行
↓↓↓
視覚的 に層の数を数えて
年代決定
(画像 : wwwsoc.nii.ac.jp/jssi/ photo/019_NGRIP.html)
氷床コアの生成プロセス
6
今まではグリーンランドの話
では、南極はどうなのか？
南極とグリーンランドと比較したい！
しかし、ここで問題が・
・
・
・
（時間軸）
ここでCH4濃度を利用する！！
(modified from Blunier et al., 1998)
グリーンランドと南極のδ
南極の δ18O の比較
Greenland
それぞれの特徴
①グリーンランドでは急激な温暖化
とゆるやかな寒冷化がおきている
②南極では寒冷化と温暖化がゆる
やかに生じている
Greenland
Antarctica
南極の気候がグリーンラン
ドよりも1000年から2500年
先行している
Antarctica
気候変動はどのように起こっているのか？
熱塩循環
喜田将平
氷床コアの生成プロセス
大気海洋系の熱循環、
特に熱容量の大きい海洋の
「熱塩循環」が影響している！
7
熱塩循環
では、
熱塩循環というのはいかなるものか？
沈み込み
湧き出し
引用：http://www5.ocn.ne.jp/~monsan/kaiyou/kaiyou.htm
熱塩循環
沈み込みが起きるには・・・
水温の低下・塩分濃度 の上昇
による密度の上昇
ではこの熱塩循環が気候変動に
どのように影響を与えている
のだろうか？
か？
地中海
実は・・・
塩分濃度が上昇するのは・・・
水が氷になるため
及び塩分濃度が高い地中海
があるため
氷床崩壊によって熱塩循環が
シャットダウンされていたらしい！
引用：http://www5.ocn.ne.jp/~monsan/kaiyou/kaiyou.htm
熱塩循環
沈み込みが起きるには・・・
水温の低下・塩分濃度 の上昇
による密度の上昇
しかし！
ダンスガードサイクル と熱塩循環
大規模な氷床の崩壊に伴う淡水の流入により
塩分濃度 が低下
林 一尭
２００３年 １月２７日
熱塩循環がシャットダウン！！
引用：http://www5.ocn.ne.jp/~monsan/kaiyou/kaiyou.htm
氷床コアの生成プロセス
8
(modified from Blunier et al., 1998)
グリーンランドで氷床が崩壊する
北大西洋北部の塩分濃度が低下して
熱塩循環の駆動力が低下
北極は寒冷化し、一方
南極は徐々に温暖化
する
熱塩循環が徐々に弱まり、低緯度部から
高緯度部への熱の移動が減少
寒冷化によって氷床の崩壊がとまり、塩分濃度 が復活する
熱塩循環 の復活
北極の温暖化の後
南極は寒冷化
温暖化 により再び氷床が崩壊する
熱塩循環の復活により、北極は急激に温暖化
氷床コアの生成プロセス
9
結論
・ 熱塩循環とダンスガードサイクル 及び氷床の崩壊には
深い関連があることがわかった。
・ 現在なぜか気候は安定しているが、いつ再び急激な
気候変動が起きるかわからない。
北極南極でのデータだけでなく、赤道域のデータも
得られれば、さらにメカニズムが解明されるはず。
終わり
現在の地球全体での気候変動のメカニズムも解明
できる！
氷床コアの生成プロセス
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