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| ミランコヴィッチメニューへ戻る EPICAに沿ったガス年代-氷年代差の新たな制約アイスコア L. ルーラージュ1、F. Parrenin1、 T. ブルニエ2、J.M. バルノラ1、R. Spahni2 A. シルト2、, G. ライズベック3、および J. Chappellaz1、 1グルノーブルのジョセフ・フーリエ大学、CNRS、氷河・環境地球物理学研究室(LGGE) BP96 38402 サン・マルタン・ドヘレス・セデックス、フランス 2ベルン大学物理学研究所気候・環境物理学、シドラー通り5、3012ベルン、スイス 3Centre de Spectrometrie Nucl ´ère et de Spectrom ´ère de Masse (CSNSM), IN2P3-CNRS-Universit ´e de Paris-Sud, Bat 108 91405 オルセーセデックス、フランス 受け取りました。2007年2月14日 - Clim. 過去の議論：2007年3月5日 改訂：2007年7月25日 - 採択されました。2007年8月15日 - 2007年8月28日掲載 1 はじめに 氷床コアのガス記録は、大気組成の変化を再構築することを可能にする（Siegenthaler et al. また、グリーンランドと南極の氷の記録を相関ツールとして使用した場合には、¨グリーンランドと南極の氷の記録を比較することができる(Bender et al., 1994; Blunier et al., 1997, 1998; Blunier and Brook, 2001; Steig et al., 2002; Landais et al., 2004)。 最後に、氷の記録とそれらの相関係は、大気組成の変化のメカニズムについての制約を提供する(例: Monnin et al., 2001)。ガス記録の第二、第三の利用法は、ガスの年代と周囲の氷母体の年代(Δage)との差の不確実性に決定的に依存する(Schwander et al., 1997)。氷とガスの差（同じ深さでの年齢の関数として、以下Δage、または同じ年齢での深さの関数として、以下Δdepth）を決定するために、さまざまな方法が用いられています：ガスのトラップをシミュレーションするモミ緻密化モデルを用いてモミの物理的特性と気候条件の関数として用いる方法（例：Arnaud et al. 2000）、氷母体と気相の両方で記録された温度信号を比較する（例：Severinghausら、1998; Caillonら、2001）、またはガス拡散が停止するロックイン深さ（LID）の代理としてN2のδ15Nを取る（例：Goujonら、2003; Sowersら、1992）。モミ密度モデルは、モミ密度を計算するために特定の入力を必要とし、その結果としてガストラップが発生することになります。これらのモデルの最新版には、モミの熱拡散とモミの焼結への影響が含まれています。 これらのモデルは、南極とグリーンランドの異なる場所で測定された現在の密度と温度プロファイルに対してテストされている。過去のデータでは、通常、温度や堆積条件の点で現在のアナログが存在しない。そのため、モデルの出力は、利用可能な場合には、Δageを決定するための他の方法と比較してのみテストすることができます。これはグリーンランドの場合であり、グリーンランドの地表面の急激な温暖化と冷え込みのおかげで、過去にもΔageを正確に決定することができました。この温度勾配により、同位体比の高い重い分子が寒冷端に向かって移動するようになった(Severinghaus et al., 1998)。 大気中の窒素とアルゴンの同位体比は千年単位の時間スケールで一定であるため、これらの同位体比の異常がガス記録の地表温度変化の起点となる。氷とガスの同位体組成の両方で温度変化が記録されているので、1深度が得られます。基礎となるタイムスケールがあれば、それをΔageに変換することができます。残念なことに、南極では、熱拡散は通常、検出するには小さすぎる同位体異常を生じる。加えて、グリーンランドと比較して低い蓄積率は、より不確実なΔageの計算を伴うより大きなΔageをもたらす。南極におけるΔageの推定値の不確実性は、過去の気温と温室効果ガスの変動の間のリードとラグの問題に関して重要であり、これらの変動の原因となるメカニズムを制約するものである。 最後の脱氷（終着I）の開始時に、モミ密化モデルに基づいて、Monninら（2001）は、二酸化炭素とEDC温度の間に800±600年のラグがあることを発見した。また、Siple Dome氷床コアとモミの高密度化モデルを用いたAhnら(2004)は、210〜330年のラグを小さく見積もっている。 Byrd氷床コアを用いたNeftelら(1988)も700±500年のラグを見積もっている。Fischer et al. (1999)は、過去3回の終着点におけるボストーク地表面温度に対するCO2の平均ラグが600±400年であることを示唆しています。最後に、第三期の36Ar/40Ar同位体比の傾向を用いて、脱氷期全体のボストークの温暖化に対するCO2のラグが800±200年であることを発見しました(Caillon et al., 2003)。 これらの推定ラグを明らかにするためには、Δageの推定値の改善が必要であることは明らかである。その中には、現在の類似物質が存在しない条件で高密度化モデルを実行した結果として得られたものもあります。南極におけるΔage推定値の精度を向上させる一つの方法は、2つの氷床コア中の氷母体と閉じ込められたガスの両方に記録された層序マーカーに頼ることである。これにより、ガスの相関に加えて氷の記録の相関が可能となり、時間の関数としてのΔageの評価が可能となる。10Be 異常値 (Raisbeck et al., 2002) は、氷の中にそのようなマーカーを提供しています。これは、40.4±2 kyr BP (Guillou et al., 2004)を中心に、Laschamp Event (Mazaud et al., 1994)に伴う低地磁気に起因すると考えられる高度に構造化されたピークとして観測されている。Yiou et al. (1997)とRaisbeck et al. (2002)は、この10Beのピークは、この10Beのピークを中心にしていることを示している。 ここでは、過去55 kyr BP（西暦1950年以前）のEDC氷床コア（75◦0 S, 123◦E, 3233 m a.s.l., 25 kg m-2 yr-1 ）で得られた新しいCH4データを紹介します。64 kg m-2 yr-1 ）（EPICA Community Members, 2006）とグリーンランドのCH4記録（Blunier et al. 次に、高密度化モデルによって得られた EDC と EDML の Δage は、1) EDC と EDML の 2 つの一貫したガス年代のスケール、2) Laschamp イベントの間の 10Be ピークから得られたものと一致する南北同期、という目標に対して、異なる蓄積と温度のシナリオを評価した。2 使用したデータとモデル 2.1 氷の年表 firn densification モデルを用いて Δage と Δdepth を評価する際には、氷の年表を設定しなければならない。NorthGRIPコアについては、0～42 kyr BPの年間層数を用いて得られたGICC05年表を用いた（Andersen et al. 10Beピークの位置でのGICC05の年齢は41.2±1.6 kyr BPであり、数世紀以内の最近の独立した推定値と一致している(Svensson et al., 2006)。近くの2つの深さレベル間の時間の不確かさは、絶対年齢の誤差よりも小さく、後者は深さに伴って累積的に変化することに注意されたい。新しい EDC 氷年表（以下 EDC3, Parrenin ら, 2007a）は、氷のドームに適用可能な比較的単純な氷の流れモデルに基づいている。モデルの自由パラメータを逆法で制約するために、いくつかの制御年齢窓（絶対年代の地平線と他の古気候記録との比較）を用いた（Parrenin et al. 過去50年の間、EDC3はGICC05(Parrenin et al., 2007a)に、過去6年の間(10Be-10Be同期による)、最後の脱氷期の間(メタン同位体同期による)、ラシャン現象の間(10Be-10Be同期による)といういくつかのタイポイントでマッチングされている。EDML(以下EDML1, Ruth et al., 2007)の対応する年表は、EDMLとEDCのアイスコアを火山地平線とダストピークを用いて同期させることによって導き出された。タイポイントは、両コアで利用可能な連続的な硫酸塩、電気伝導度、誘電体プロファイリング、微粒子ダスト、Ca2+のデータに基づいている(Severi et al., 2007)。パタゴニアのダストソースの強さの共通の変化と主要な火山噴火の半球的な重要性のために、この手順は正当化されている。過去75年（本研究の対象期間）の同期は、主に硫酸塩パラメータに記録された明確な火山マーカーに基づいており、±100年（平均±35年、Ruthら、2007年）以上の同期を提供している。 2.2 温度と蓄積率のパラメータ化 モミ密化モデルからのΔage推定値 (Pimienta et al.) al. 地表温度と蓄積の歴史を知る 沈着部位の温度と蓄積率のパラメータ化を行った。以下に、以下のような温度と堆積速度のパラメタリゼーションを示します。 でさらに使用されます。 蓄積率Aと温度Tは を介して、氷の重水素含有量δDを次のように求める。 の関係を示しています。 T = T 0 + α1δDcor (1) A = A 0 exp(β1δDsmo) (2) ここでA0 とＴ 0 は現在の地表面蓄積率と温度である. 1δDcorrは、現在の値δD0の同位体に相当し、気温の変動と気団の発生源での同位体の変動を補正したものである(Parrenin et al., 2007)。後者は底生有孔虫の同位体再構成によって決定される（Bintanja et al. 2005). 1δDsmoは、1δDcorrの50年連続平均値である。 蓄積率の変化とは無関係な水の同位体比のノイズを除去した）。) αは空間勾配 は現在の同位体温度計の値であり、βは 積算率の氷期-間氷期振幅 の変化を示している。β値は、EDC(Parrenin et al., 2007)では0.0157、EDML(EPICA Community)では0.045と推定されている。 メンバーズ、2006年）。) この補正係数については であり、後に原稿中で使用されている。 EDMLでは、δ 氷の18Oを測定し、合成 δDレコードは以下のように求められる。 δD = 8 - δ 18O + 10 (3) 現在の同位体含有量、温度、蓄積率はそれぞれδD0=-396.5‰、T 0=217.5 K, EDCのA0=2.84 cm-IE/yr (cm ice equivalent per year) (Parrenin et al., 2007)、δD0=351.22‰、T 0=228.65 K, A0=6.4 cm-IE/yrのEDML（EPICA、コミュニティメンバー。 2006). さらに、正の補正を行った結果、EDC のために、始新世初期の蓄積率を調べた。 が最後の脱氷の間にGICC05上でEDC3と一致していることを示しています( Parrenin et al.) EDMLドリルサイトの平均氷河堆積率 (2)で計算された値は約2.9 cm-IE/年(EPICA)である。 コミュニティメンバー、2006年）、現在の価値には遠く及ばない。 ドーム C の場合（2.84 cm-IE/年）（Parrenin et al. 2.3 メタンの記録 EDC と EDML の CH4 記録を 55 kyr BP まで遡って用いた (図 1) (EPICA Community Members, 2006)。  図1. EDML（赤線、下）とEDC（黒線、上）の過去55時間のメタン濃度。EDCのメタン濃度記録は、Spahni et al. (2005), Fluckiger et al. (2002), Monnin et al. (2001)(Bern data, blue cross)と、時間分解能を2倍にした新しいデータ(LGGE data, red dots)と、DO#8と#11の間の時間分解能を特に向上させた新しいデータ(LGGE data, brown stars)から構成されています。EPICA Communityで既に公開されているEDMLメタンデータ メンバーズ(2006)は、LGGEとベルンで測定されている。 EDC については、既存のメタンデータの分解能 (Spahni et al., 2005; 黒星とそのエラーバーが CH4 タイポイントに対応している) を用いた。ガス年代は、Goujon/Arnaudモデル(Goujon et al., 2003)を用いて、シナリオ1に従って計算された。Fluckiger et al., 2002)を2倍にし（平均年齢の時間分解能93年、完新世では最大40年）、10Beピークの位置に対応するDO8から11付近で追加サンプルを分析した（約108年の分解能、http://www.clim-past.net/3/527/2007/cp-3-527-2007-supplement.zipにある補足1を参照）。測定はベルンとグルノーブルで湿式抽出法を用いて行われた。方法の詳細は、Chappellazら（1997）に記載されている。以前に発表されたEDCおよびEDMLのCH4データセットとの整合性のために、LGGEで得られたCH4混合比は、Bernの値と一致するように6ppbv増加させた(Spahni et al., 2005)。測定の不確かさは±10ppbvvである（Chappellaz et al. 数値は NOAA World Data Center for Paleoclimatology (http: //www.ncdc.noaa.gov/paleo/data.html)から入手可能である。 2.4 グリーンランドと南極のアイスコアにおける41 kyr 10Beピーク 10Beは、EDC(Raisbeck et al., 2002; Raisbeck et al., 2007)とGRIP(Yiou et al., 1997)のアイスコアで詳細に測定され、41 kyr BPにおけるピークの完全な構造を示した。この構造では、2つのサブピークが明確に識別され、両コア間の同期マーカーとして機能している。 表1. 10Beサブピークの位置におけるEDCとEDMLの1年齢と1深度の推定値。NorthGRIPでの深さd1とd2、年齢a1とa2の定義は、図2の凡例に示す。EDML-d1については、エラーバーは、EDCにおける10Be位置の不確かさにEDC-EDML同期の不確かさを加えたものである。a1とa2はGICC05年表の年代であり、a2のエラーバーはEDCとEDMLとの同期の不確かさを表している。   図2. のΔageとΔdepthの決定方法のスケッチ EDC（DC）。 ラシャン現象時の2つのサブピークの位置不確かさは約±1.1mである(Raisbeck et al.,2007)。NorthGRIPの10Be記録はまだ完成していない。 そのため、NorthGRIPの10Beサブピークの位置は、GRIP-NorthGRIP火山同期に基づいている(Rasmussen et al., 2007)。このGRIP-NorthGRIP同期に関連する不確かさは小さく、ここでは無視した。10Beピークの測定はEDML氷床コアではまだ行われていない。ここでは、EDC-EDML火山同期化(Severi et al., 2007)を用いて、コア内の10Beピークの位置を決定した。EDMLコア内の2つの10Beサブピークの推定深さを表1に示す。この同期の不確かさは小さく、EDMLではそれぞれ±0.23 mと±0.35 mと推定されている (Ruth et al., 2007)。2.5 モミ密化モデル Δage と Δdepth を決定するために、これまでに様々なモミ密化モデルが開発されてきた。氷の変形研究に基づいた最初の経験的な定常状態のモミ緻密化モデルは、Herron and Langway (1980)によって開発された。 その後、このモデルを改良したのがPimienta (1987)である(以下、Pimienta-Barnolaモデルと呼ぶ)。このモデルはBarnolaら(1991)によってVostokの過去の気象条件に適用された。Schwander et al. (1997) は同様のモデルにさらに熱伝達を組み込んだ。熱伝達は、ヒダの中での温度の拡散と移流からなり、現在の条件では、閉鎖深度での平均温度は地表よりもわずかに暖かくなる。Blunierら（2007）でも同じモデルを使用していることに注意。Arnaud et al. (2000)は、より高度な高密度化モデルを開発し、2つの高密度化段階を考慮しています。Goujonら(2003)はこのモデルに熱伝達を組み込んだ。 最近，Salamatinら(2007)は，Arnaudモデルに似たモデルを提案したが，表面下から深さの近いところまで，両方の緻密化過程(滑動と変形)を同時に考慮したモデルを提案した．ここでは、Goujon/Arnaudモデル(Goujon et al., 2003)を用いた。3 EDCとEDML Δagesに関する経験的制約 EDCとEDML Δagesに関する2種類の経験的制約を用いる。 1つ目は、最後の氷河期におけるEDC-EDML氷(硫酸塩)とガス(メタン)の同期に基づくものである(3.1節)。もう一つは、Laschamp イベント（第 3.2 節）の間の NorthGRIP との同期に基づくものである。3.1 EDC-EDMLによるCH4の同期 2つのEPICAアイスコアの氷は、火山の地平線を介してよく同期している（±35年、Severi et al., 2007; Ruth et al., 2007）ので、両サイトのΔage/Δdepthを正確に推定すると、気相におけるCH4の同期記録が得られるはずである。 私たちは、CH4の急激な増加と減少の中間の斜面で撮影されたメタンの急激な遷移を用いて、2つのコア間の一致点を定義しました（表2）。これらのイベントのEDMLとEDCのガス年代を比較することで、2つのモデル化された1年代と1深度の精度を評価することができます。ラスシャン現象の間のNorthGRIPとの比較（次節参照）から推定される情報とは逆に、この制約は相対的なものであることに注意してください。  表2. EDML-EDCガス同期のためのメタンタイポイントの深さ。タイポイントはそれぞれの急峻な遷移の中央に位置しています。一致の不確かさ(2σ)は深さの関数として決定され、EDC3とEDML1年表を用いて年代に変換されています。 つまり、この制約は Δages の絶対数について独立した検証を提供するものではありません。また、EDMLはEDCの2倍以上の蓄積率を持っているため、Δageはより小さく、より良い制約を受けていると考えられます。その結果、EDMLとEDCのメタン同期化は、EDCのΔageにより多くの制約をもたらすことになる。以下では、この経験的制約をEDC-EDML制約と呼ぶことにする。 3.2 Laschamp事象におけるΔageとΔdepthの制約 2つのEPICAコアの10Beピークの深さの1ageとΔdepthは、氷とガスの両方の信号をNorthGRIPにリンクさせることにより推定される。氷のリンクは、Laschampイベント中の両10Beサブピークの10Be-10Be同期によって得られた。ガスのリンクは、EPICAのCH4記録とNorthGRIPの同位体記録を一致させることで得られ、これら2つの記録は急速なDO遷移の間に同期していると仮定している(Huber et al., 2006; Fluckiger et al.) 3.2.1 Δage法 この方法は図2に示すように、EDCは3a、EDMLは3bに示されている。 10Beサブピークの1つは、EDCではDC-d1、NorthGRIPではNG-d1の氷深に見られる。これに対応するGICC05の年代はa1である。同じEDC深度DC-d1のメタンの年代は、a1の年代よりも1歳ほど若い。このメタンイベントと、それに付随するNorthGRIPの同位体イベントを同期させ、深さNG-d2の10Beサブピークよりも浅く、GICC05の年齢a2で発見されました。したがって、年齢差a1-a2は、EDC深さDC-d1での1歳の間接的な測定である。 EDCでは、10Beピークの深さでは、気相中にDO#8を発見します。EDMLでは、1AGEが小さいためDO#9が検出されます。この1ageの全体的な不確かさは、以下の不確かさの2乗の合計の平方根に相当します。1.10Be NorthGRIP-EDC同期、2.同位体メタンNorthGRIP-EDC同期、3.GICC05年齢差a1-a2、つまりNG-d1とNG-d2の間にある不確実な年層の数（これらの深さでの絶対年齢の不確実性よりもはるかに小さい）です。その結果、我々の1歳推定値の精度はGICC05の年齢スケールの精度に直接依存することになります。NorthGRIPとEDCの間の線形補間の不確かさは、2つのEDC10Beサブピークについて3960±290年と404040±290年であることがわかった（表1参照）。 天板(トップパネル)。1AGE法。緑の矢印は10Be-10Beのタイポイントを、青の矢印はメタン/NorthGRIP (NG)-同位体層序リンクを示している。下パネル。1深度法。緑の矢印は 10Be-10Be のタイポイント、赤の矢印はメタン/NorthGRIP-同位体層序リンクを示している。EDMLについても同様の手順を適用し、火山地平線を介したEDML-EDCの同期による不確実性を追加した。EDMLの1ageは1080±240 yr、1220±220 yrであることがわかりました。 以下では、これらの経験的制約をそれぞれEDC-g1age、EDML-1age制約と呼びます。 3.2.2 Δdepth法 図2と図3にその方法を示す。  図 3a. EDCとNorthGRIPの間の10Be-10Beとメタン/同位体層序のリンク。2番目のサブピークについても同様の手法を適用している。EDCの重水素データ（Jouzel et al. EDCのメタンデータ（本研究）は青である。NorthGRIP δ18O(NorthGRIP community members, 2004)は赤である。  図3b. EDMLについても同様。EDMLの重水素データ(EPICA Community Members, 2006)を黒で表示しています。EDMLメタンデータ(本研究)は青である。NorthGRIP δ 18O (NorthGRIP コミュニティメンバー 2004)は赤。 まず、10BeサブピークのEDC氷深DC-d1とそれに対応するNorthGRIP氷深NGd1を考える。CH4とグリーンランドの同位体が同期して変化すると仮定すると、NorthGRIPの同位体の変化に対応するメタンの変化は、10Beピークよりも深いDC-d2のEDC氷に見られます。DC-d2のガス年代はDC-d1の氷の年代と同じであり、深度差DC-d2-DC-d1は1深度の間接的な測定値となります。この方法では、年代スケールの不確かさは関係ありません。深度1の不確かさは、10Be NorthGRIPとEDCの同期及び同位体メタンNorthGRIP-EDCの同期の不確かさの二乗和の平方根に相当する。 10Be同期におけるNorthGRIP-EDC間の線形補間によって導入された不確かさは無視できる程度である。EDCでは、2つの10BeサブピークのΔdepthは47.3±2.3mと47.5±2.3mである(表1と補足1(http://www.clim-past.net/3/527/2007/ cp-3-527-2007-supplement.zip)を参照)。EDMLにも同様の手順を適用し、EDML-EDCの同期の不確かさを加える。以下では、これらの経験的制約をそれぞれEDC-ΔdepthおよびEDML-Δdepth制約と呼ぶことにする。また、これらの経験的制約を、それぞれEDC-Δdepth制約、EDML-1深度制約と呼ぶ。 4 密集化モデルのシナリオをテストする 本節では、EDC及びEDMLにおける異なる温度及び蓄積率のシナリオを、第3節で説明したΔage及びΔdepthの経験的制約条件に対して検証する。3: EDC-EDMLメタン同期化、及び10Beピーク位置でのΔageとΔdepthに対して、EDCとEDMLの異なる温度と蓄積率のシナリオを検証した。数値は、Supplement 2 (EDC)及び3 (EDML)に示す (http://www.clim-past.net/3/527/2007/cp-3-527-2007-supplement.zip)。 4.1 シナリオ 1: EDC3 と EDML1 の温度・積算率履歴 EDC3 年表(Parrenin et al., 2007a)では、地表温度履歴は氷の同位体比から推定され、ソース温度の変動は補正されない。その結果、得られた年表が41 kyr BPの10Beピークの絶対年代と一致するように、式(2)のβ係数を決定した。推定値は0.0157である。蓄積率は、いくつかのタイポイントでEDC3の年齢スケールをGICC05に同期させるために、さらにわずかに修正された(Parrenin et al., 2007a)。 EDMLについては、源温度の変動は考慮しておらず、βは0.015に設定されている(EPICA community members, 2006)。 現在の同位体温度計の空間的な傾きを表す式(1)のα係数は、EDCでは、Dumont d'Urville-Dome C間の現在の地表面測定値から0.1656 K/‰と経験的に推定されている(Lorius and Merlivat, 1977)。また、EDMLについては、Dronning Maud Landでのδ18Oと地表面温度の関係から1.220 K/‰と経験的に推定された（EPICAコミュニティメンバー、2006）。全体的に、高密度化モデルへのEDC3とEDML1の気候入力は、経験的な制約条件とあまり一致していない（表3と図4）。  図４ EDC(EDML)の推定値は55.3mと55.0m(22.9mと22.9m)であり、15%大きくなっている。EDMLとEDCのガス年表の違い。メタン同期タイポイントの不確かさ（不連続な線）を灰色の領域で示している。シナリオの説明はSection. 4. EDMLのガスタイムスケールは、EDCのガスタイムスケールよりも常に古く（図4参照）、平均850年の差があり、その差は300年（若年乾代/新世遷移）から1150年（DO#6の発生）までの範囲である。このことは、EDC1年代が過大評価されているか、EDML1年代が過小評価されていることを示唆している。この差は、最後の氷河期よりも最後の脱氷期の方が小さいため、寒冷期にはモデル化誤差が大きくなるようです.（図4） 2つの10Beサブピークの時点で、EDC（EDML）のモデル化された1歳は、5050年と5010年（1370年と1320年）であり、経験的に導き出された3960年と404040年（1080年と1220年）よりも20（15％）大きく、290年と290年（240年と220年）の信頼区間外であった。比較は、1深度制約についても同じ傾向をたどっています。 比較は、1深度制約についても同様の傾向を示した。EDC(EDML)の推定値は55.3mと55.0m(22.9mと22.9m)であり、経験値よりも15%大きい(約6%大きい)。 4.2 シナリオ２：EDC3,EDML1 蓄積率履歴、氷期-間氷期温度変化の振幅低下 シナリオ１では、EDML,EDCともに、10Be ピーク時のモデル化された Δage が大きすぎる。この矛盾を解決する一つの方法は、氷期-間氷期の温度変化の振幅を小さくすることである。 相対的に暖かい温度は、高密度化プロセスが速くなり、クローズオフの深さが浅くなり、Δageが減少することにつながる。シナリオ２では、EDC3とEDML1の蓄積率を変更せず（第3.1節）、氷期間氷期温度の振幅をα=0.1403 K/‰に減少させた。 このシナリオは、第3節で導出された経験的制約とシナリオ1よりも若干良い一致を示している（表3、図4）。3(表3, 図4)で得られた経験的制約との間で、シナリオ1よりも若干良い一致を示している。EDCとEDMLのガス年代スケールの差はわずかに縮小され、平均660年である。10Beサブピークの間のEDC(EDML)の1深度は4820年と4800年(1330年と1280年)であり、経験値よりも約20%(10%)高い。EDCの1深度(53.2mと52.6m)は経験値よりも有意に大きいままである。また、EDML では、Δdepth(22.2 m, 22.8 m)が経験値よりも若干大きい。 4.3 シナリオ 3: EDC3 と EDML1 の蓄積率履歴、EDC 温度は源の影響で補正 このシナリオでは、EDC3 の温度履歴は平均海洋同位体組成の変動で補正されているが、源の温度変動では補正されていない。Vimeux et al. (2002)は、ソース温度の変動を考慮することで、氷期-間氷期の表面温度変化の振幅が最大2℃まで小さくなることをVostok氷床コアで示した。シナリオ３では、重水素過剰記録を用いてこのような補正を行った（Stenni et al. 一般的に、氷河期の気温はシナリオ1に比べて暖かい。 EDC 蓄積率の履歴は、EDML の温度と蓄積率の履歴と同様に、シナリオ 1 と同じにした。 全体としては、シナリオ2に非常に近い結果が得られた（表3、図4）。EDCとEDMLのガス年代スケールの一致はわずかに改善され、平均630年のシフトが得られた。10Beサブピークの間、EDCの1歳は4820年と4810年であり、経験値よりも20%程度高い。また、EDC Δdepth(54.1mと53.5m)は経験値よりも有意に大きいままである。EDMLについては、このシナリオ３はシナリオ１と同じである。 4.4 シナリオ 4：EDC3 と EDML1 の温度履歴氷期-間氷期蓄積率変化の振幅の縮小 Δage を縮小する方法として、過去の蓄積率を上げる方法がある。シナリオ４では、シナリオ１と同じ温度履歴を維持したまま、EDCではβを0.0094、EDMLではβを0.0120としました。これらの値は、モデルと経験的制約との不一致を最小化するために、手動で試行錯誤して得られたものです。全体的に、このシナリオはEDC-EDMLの経験的制約と優れた一致を示し、平均シフトはわずか30年であった（表3、図4、5a）。 2つの注目すべき例外がある：最後の脱氷期では、EDMLのガス年表はEDCの年表よりも数世紀古く、DO#9ではその逆である。10Beサブピークの間、EDC(EDML)のΔageは3970年と4020年(1270年と1220年)であり、経験値とよく一致しており、それらの信頼区間内に収まっている。EDC(44.5mと44.3m)とEDML(21.7mと21.7m)のΔdepthはかなり小さくなっており、経験値とよく一致している。実際、Δdepthは、氷床面積に換算したクローズオフ深度(CODIE)と間引き関数の積に等しい。このシナリオでは、氷の年代を変えずに氷河の蓄積速度を上げたため、間引き関数が減少し、１深さが小さくなりました。 図5bでは、EPICAのガス年表とNorthGRIPのガス年表を比較しています。南極氷河期の時間スケールは、10BeのピークでNorthGRIPの時間スケールにフィットしている(Parrenin et al., 2007)。GICC05とEDCやEDMLのガス年代の時間スケールが10Beピークから離れていることは、南極とグリーンランドの氷期同期の誤差、あるいは南極サイトの1歳推定値の誤差のどちらかに起因するものと考えられる。予想されるように、EDCとNorthGRIPのクロノロジーはDO#8（10Beピークの深さに捕捉されたEDCガス）の時点で、すなわち10Beピークの経験的制約の深さでよく一致している。  図5. EDCメタン（青線）、EDMLメタン（ピンク線）、NorthGRIP同位体（緑線）の比較。NorthGRIPの年代スケールはGICC05。EDCとEDMLの年代スケールはシナリオ4のものである（4.4.4参照）。 5 議論 EDCとEDMLの1歳とΔdepthに関する我々の経験的制約と、異なるファーン高密度化モデルのシナリオを比較した結果、公式のEDC3とEDML1の氷年表、温度、蓄積率の履歴は、明らかにEDML-EDCのメタン同期化制約と矛盾していることが示されました。EDC氷期1年が大幅に過大評価されているか、EDML氷期1年が大幅に過小評価されているかのどちらかです。このようなEDCモデル化されたガス年代の矛盾は、Byrdアイスコア制約と比較することで既に示唆されている(Schwander et al., 2001)。2つのガス年代の間のシフトは、ほぼ同位体シグナルに似ています（反相関しています、図4）。 メタン同期に基づくモデルと経験的な1年代制約の比較は、Vostok(低蓄積率)とByrd(高蓄積率)のアイスコアについても行われた(Blunier et al., 2004; Bender et al., 2006)。この結果は曖昧なものではなく、モデルによる Δage の系統的な過大評価は考慮されていない。ボストクでは、氷の減少は、氷の発生源である掘削地点より上流の氷柱の厚さに関係している。 Parrenin et al. (2004)が示したように、氷の流れのシナリオによっては、ボストクでの間引き関数に最大20%の差が生じる可能性があります。このことから、氷とガスの年代的なタイポイントに基づいてΔageとΔdepthを制約するには、EDCよりもヴォストークの方が適していないと考えられる。EDCでは、ドームの位置が安定していれば、間引きの総量は氷層の深さとほぼ直線的に関係している(Parrenin et al., 2007)。 モデルの出力と観測結果の間の不一致の原因は、1)表面温度のパラメータ化、2)表面蓄積率のパラメータ化、3)両サイトでの間伐関数の計算、4)モデルにおける高密度化プロセスの物理的表現、5)前の4つのオプションの組み合わせのいずれかにあると考えられる。異なる温度シナリオ（シナリオ２と３）を用いたテストでは、経験的制約との不一致の一部が除去されたに過ぎません。 これらのシナリオは、氷期間氷期の温度変化の振幅を約15％減少させるが、これは、東南極大陸の台地について現在利用可能な様々な証拠（Jouzelら、2003; Blunierら、2004）によると、最大の境界であると思われる。 Salamatin et al. (1998)やTsyganova and Salamatin (2004)は、他方で、温度変化が大きく過小評価されていることを示唆しており、これは、モデル化されたΔageと観測されたΔdepthの不一致をさらに悪化させることになる。我々の知る限りでは、南極における標準的な同位体・温度関係から推論されたものよりも、氷期-間氷期の温度変化の振幅が小さいことを提案した研究は他にない。 要約すると、不一致のごく一部だけが、このようにして温度シナリオに由来することができる。EDCとEMDL（シナリオ4）の両方で、古典的に水の同位体から推論されたものよりも大きな氷河蓄積率を用いて、我々はモミ密化モデルの出力と1年代の経験的制約との間で、はるかに改善された一致を得ることができた。 しかし、EDCでは、最終氷期最盛期の現在値の63％の平均積雪率となり、EDC3の公式シナリオと比較して30％以上増加している。EDC3年表の年間層厚は、蓄積率（初期の年間層厚）と間引き関数（機械的氷流モデルで評価、Parreninら、2007年）の積である。EDC3年表は、10Beピーク41 kyr BPの位置で約1 kyr以内に拘束されており、NorthGRIPの年間層数カウントGICC05年齢スケールに同期している(Andersen et al., 2006; Svensson et al., 2006)。 シナリオ 4 のような氷河蓄積率の増加は、間伐関数の比例的な減少によって補償される場合にのみ、アイスコア年代と物理的に整合性がある。しかし、間引き関数は地表では1、深さ850m（約50 kyr BP）では0.75の間で変化し、アイスドームの上部4分の1の氷の流れの条件では非常によく拘束されていると考えられています（Parrenin et al., 2007）。 したがって、このEDC深度範囲での間引き関数の約30%の補正は現実的ではないと考えられる。EDMLとEDCのメタンの不一致は、EDMLのΔageが過小評価されていることに起因していると考えられます。しかし、最後の氷河期のEDMLの1年は1000～1500年であり、平均800年（50～80％）の過小評価は不可能である。 このことから、モミ密化モデルは最終氷期のEDCの1年を過大評価していると結論づけられた。モデルと経験的制約の間の不一致の原因として考えられるのは、モミ高密度化モデルの欠落した現象である。Vostokのδ15Nデータによってすでに示唆されているように（Sowers et al. モデル化誤差の原因として3つの可能性がある。第一に、氷河期には地表面密度が過小評価されている可能性がある。 実際、表面密度は表面の特徴に依存する：巨砂丘、釉薬がかかった表面、相対密度が約0.5の地域が東南極台地で観測されており、このオプションはもっともらしいものである。第二に、氷河期の高密度化速度が過小評価されている可能性がある。Salamatinら(2007)の緻密化モデルは、結晶粒の滑動とモミの柱に沿った塑性変形を同時に計算しており、Goujonら(2003)のモデルと比較して、実際にはより速い緻密化をもたらしている。 第三に、氷河期には、氷期の間には閉鎖深度の密度が低くなっている可能性がある。非拡散性帯の底部の密度は、全空気量の測定によって比較的よく拘束されているので、重要な変化は期待できません。しかし、ロックイン深度（ガスが拡散しなくなる深度）とCOD（ガスが平均的に確実に閉じ込められている深度）の差は、氷河期の状態では現在よりもかなり大きいかもしれません。現段階では、これらのオプションのいずれをも支持する強い議論はありません。 上記のどのシナリオでも満足できないのは、EDMLのδ15Nデータから計算されたLID(Landais et al., 2006)と比較して、モデル化されたCODが大きすぎることである。そこで、ΔageとCODの両方を観測値と一致させるために、以下の実験を行った。シナリオ1のCOD（Δageが大きく過大評価されていた）を、氷河期のδ15Nから得られたLID（ここには示されていません）とより良く一致するように、あるファクターで削減しました。この完全に経験的な補正により、Δageに関してはシナリオ4とほぼ同じように、経験値と概ね良い一致を得ることができます。 しかし、このアプローチの限界は、このプロセスにおける物理的な説明がなされていないことと、δ15Nパラメータの変動が、多くの異なるサイトの氷河期の条件について完全に理解されていないことである(EDML; Landais et al., 2006, EDC, Berkner; Capron et al., 2007)。物理的な説明が何であれ、EDCにおけるΔageの我々の再評価は、気候と炭素循環ダイナミクスに関する重要な疑問の一つである、南極の気候とCO2混合比の変化の間の相対的なタイミングに、潜在的に大きな影響を及ぼす可能性がある。 詳細なEDC測定に基づく最後の脱氷期の開始時における2つのシグナルの間の時間関係の現在の推定値は、δDの増加と比較して800±600年のCO2ラグを指摘している(Monnin et al., 2001)。シナリオ1と同様の1歳計算に基づくこの結論は、41.2 kyr BPの10Beピークに適用した場合、1000年以上の1歳の過大評価となるため、再検討が必要である。 実際、EDCとEDMLのガス年代の差は、氷河期全体と最後の脱氷期の過大評価を示している。我々は、CO2の脱氷期の増加は、以前に提案されたよりも南極の気温よりも有意に小さいラグで行われたと結論付けている。このような提案の結果は、この論文の範囲をはるかに超えており、EDCとグリーンランド氷の間の直接の年代的な適合を可能にする氷中の他の時間マーカーによる確認を待つべきである。 さらに、EDMLコアのΔageを大幅に小さくしてCO2を測定することで、CO2と気温上昇の時期をより確実に推定することができます。しかし、我々の研究で得られた情報では、EDCのΔage、したがって東南極の気温に対するCO2の遅れも18 kyr BP付近で過大評価されている可能性が高い。 6 結論 EDCとEDMLのアイスコアにおけるCH4測定の時間分解能の向上、特にDO#9とDO#10の測定により、EDCとEDMLのガス年表の互換性を評価することができた。 CH4を介したEDC-EDMLガス同期と火山地平層を介した氷同期の組み合わせは、両サイトにおけるガス年代と氷年代の差を制約するものである。41 kyr 10Beイベントが発生した場所では、EDCとNorthGRIPの氷の同期により、EDCとEDMLの1年齢(及び1深度)を経験的に評価することができる。 モミ密化モデルによって得られたEDCのΔageとΔdepthは、現在の推定値と比較して、最後の氷河期におけるEDCとEDMLの堆積率が大きいことによってのみ、我々の新しい経験的制約と一致することができる。 しかし、そのためにはEDC年表の修正が必要であり、それによって41 kyrの10Beイベントの年代やモデル化されたEDC間伐関数のいずれかが変化することになる。1歳の過大推定の正確な原因は不明のままであるが、我々の研究は、最後の脱氷期の開始時の南極の温度に対するCO2のラグが示唆されていることを示唆している。化学トレーサーを用いた古積率の独立した推定値は、現在の古積率シナリオに対する疑念を取り除くことになるだろう。 さらに、我々の手法の精度は、将来のNorthGRIPからの詳細なCH4記録と南極の対応する記録を直接同期させることによって改善される可能性がある。最後に、同じくドーム上に位置し、EDCと比較してわずかに大きい蓄積率を特徴とする日本ドーム富士氷床コアの同様の研究は、氷河期の東南極台地における高密度化プロセスの背後にある物理学をよりよく理解するのに役立つであろう。 References Ahn, J., Wahlen, M., Deck, B. 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