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 ミランコヴィッチメニューへ戻る Антарктический лед поведал о содержании метана и CO2 в атмосфере Земли за последние 800 тысяч лет アレクセイ・ギリャロフ 22.05.2008 - ALEXEY GILYAROV 公開：2008年5月22日 抄録 南極の氷柱に封入された気泡を解析することで、過去80万年の大気中の二酸化炭素とメタンの詳細な動態を再構築することが可能になりました。両ガスの濃度は約10万年の周期で周期的に変動していましたが、現在のような高い値になることはありませんでした。 1999年のネイチャー誌には、その科学的な、そして実際に公的な重要性を過大評価することはできないにもかかわらず、メディアの目に留まらない記事がありました。東南極の遠隔地にあるロシアのボストーク観測所で撮影された最長（3000m以上）の氷柱（コア）の解析結果を各国の研究者がまとめた（参照：南極のボストーク氷床コアから過去42万年の気候と大気の歴史を知る // Nature. V. 399. P. 429–436). この氷は、何十万年も前から降水によって形成されたもので、その厚さには気泡が含まれています。実験室でガスの組成を分析することで、科学者たちは実際に、二酸化炭素（CO2）やメタンCH4などの主要な温室効果ガスの過去の含有量を直接の方法で決定することができました。また、異なる氷の層に含まれる重水素-重水素の重同位体の相対的な含有量を推定することで、過去40万年の間に気温がどのように変化したかを追跡することができました（重水素を含む分子では、水蒸気が凝縮する際に通常の水素を含む分子よりも冷却が必要ない）。 写真１ ヨーロッパ南極観測所「コンコルディア」ドーム「C」にて 静か」（研究室、寝室、診療所）と「騒がしい」（食堂、台所、作業場）の2つの建物があります。冬場は16名、夏場は32名の収容が可能な駅です。年間平均気温：-50.8℃。最低気温：-８４．夏の平熱：-30℃、冬の平熱：-60℃。写真は www.concordiastation.org から ボストーク観測所で得られたデータを解析した結果、42万年の間に二酸化炭素とメタンの含有量が同期的に周期的に変化しており、温度でも同じ周期性を示していることがわかった。約10万年ごとに気温の上昇と温室効果ガス濃度の上昇の両方がありました。その後、気温と温室効果ガス濃度の両方が低下し、はるかに長い地球冷却期間が続き、それに伴って氷河の質量が大幅に増加した。過去40万年間の気温と温室効果ガス量の主な周期性は、地球の軌道の規則的な変化、いわゆるミランコビッチ周期によって決定された。 氷河期は、海底堆積物中の重酸素同位体18Oの相対的な含有量という、別の独立した推定値からも判断することができます。この方法は、陸地の大部分が氷で覆われている期間には、通常の軽い酸素同位体-16O-を含む水分子が蒸発し、まず最初に大陸に運ばれるので、海への水の戻りが減少し、残りの水は18Oで濃縮されているという事実に基づいています。海水の同位体組成は、小型プランクトン生物であるコッサイトフォリアや有孔虫の石灰質殻の組成に反映されており、これらの生物は死滅して海底堆積物の形成に関与している。 写真２，３  Cドームのアイス掘削が終了しました。左は夏の作業テントの様子です。右側では、プロジェクト参加者が数十万年前の氷の破片をシャンパングラスに投げ入れています。膨大な圧力の中で気泡が爆発する。唯一動揺したのは、掘削液として使用されている灯油の臭いだ。写真提供：ギョーム・ダルゴー www.gdargaud.net より ボストーク基地での掘削は、ドリルが亜氷河湖の屋根に近づいたため、1999年に中止されました。しかし、この頃には、南極の他の場所でも氷のサンプリングが始まっていました。最近のプロジェクトの中で最も成功したものの一つがEPICA(European Project for Ice Coring in Antarctica)で、これはフランスとイタリアをはじめとする西ヨーロッパ諸国の研究者の努力を結集したものでした。2005年にプロジェクトの一環として設立されたコンコルディア駅は、いわゆるドームCの上に位置していましたが、ここはボストーク基地周辺よりも風が強くなく、年間降水量も少ないため、毎年形成される氷の層が薄くなっています。ボストク観測所と同じ距離の3200mを掘削することで、80万年という長い時間をかけて形成された氷の柱を得ることができました。ドリルがドームの岩盤にほぼ到達したところで掘削を中止した。 Cドームの氷の分析で最も重要な結果の一つは、過去40万年の重水素と温室効果ガスの変化の過程を確認したことです。それ以前の80万年前から40万年前までの期間については、地球の軌道のパラメータの変化に伴う約10万年分のサイクルも追跡することができます。これまでに得られた海底堆積物の同位体組成のデータは、陸上での氷河の発生と後退の正しい交互性を確認しています。 最新のNature誌に掲載された論文は、65万年前から80万年前までの期間をカバーする下部200mの氷床コアの分析結果に焦点を当てています。当時のCO2含有量は、その後のすべてのエポックよりも低く、わずか180～210ppm（100万分の1の部品）に過ぎず、現代のほぼ半分の380ppmであった。それにもかかわらず、変化の循環性はほぼ変わらない。  上の曲線-温度変化。下の曲線 - ドームC（紫、青、黒、赤の点）、ボストーク基地（緑の点）、テイラードーム（茶色の点）のアイスコアデータに基づく80万年分の二酸化炭素（CO2）含有量（ppm、百万部あたりの二酸化炭素量）。横の破線は、ある期間の平均気温やCO2の値を示しています。時間スケールは数十万年前の数十万年前（kyr BP、現在よりも前のキロイヤー）。色の違いは、他の記事に掲載されたデータを、異なる場所で取得したり、同じ場所でも方法が異なることを示すために使用されます。図は、Lüthi et al.の論文からの引用です。 C "ドームからの気泡のガス組成を研究するために、著者らは様々な方法を適用した。特に、ベルン大学気候環境物理学研究所ではレーザー吸収分光法（参照：レーザー吸収分光法）を、グルノーブルの氷河学研究所ではガスクロマトグラフィー（参照：気液クロマトグラフィー）を用いた。異なる方法で得られたデータは、低濃度のガスでは値のばらつきが大きいものの、良好な一致を示した。  ドームC（東南極コンコルディア観測所）の氷床コアの気泡分析による80～60万年前の大気中のCO2含有量（百万分の一、ppm-百万分の一）のダイナミクス。上：氷の深さのスケール - 3040から3190 m。下：時間軸（千年前）。異なる色は、いくつかの異なる方法を使用して異なる研究室で得られた値を示しています。MIS(Marine Isotope Stage) - 海底堆積物の同位体分析に基づく地球の歴史の中でのステージ。図は、Lüthi et al.の論文からの引用です。 二酸化炭素の大規模な変動は、海洋と陸地の関係系の変化に大きく依存しているのに対し、メタン濃度の変動は、陸地のプロセス、特に急激な気温の変化によるモンスーンに大きく依存していることがわかった。対象期間中、メタン濃度は350～800ppb(parts per billion)の間で変動していたが、現在では1770ppbと大幅に上昇している。メタンの主要なサイクルの周期性 - 約10万年、シリーズ全体のスペクトル分析は41千年と23千年の期間を明らかにしたが。それらはすべて、地球の軌道のいくつかのまたは他の特徴に関連付けられています。  80万年にわたる大気中のCH4メタン含有量の変化（10億分の1、ppb - 10億分の1）。1950年をカウントダウンの始まり（目盛の左端）とする。上の茶色の線は、ボストーク基地のアイスコアのデータに基づいています。中央の曲線（赤、次に黒と青の点）-ドーム "C "からのコアデータによると（黒の点-以前に発表されたデータ、赤-グルノーブルでの分析結果、青-ベルンでの分析結果）。下の黒い曲線が重水素の含有量（ピークは温度上昇に対応）です。右上のボックスに - 期間650-800千年前の詳細なデータ。上の曲線は海洋堆積物中の重水素含有量（海洋温度の指標）、中央の曲線は大気中のメタン含有量、下の曲線は「C」ドームの氷中の重水素含有量を示しています。一つは、それらの間に非常に良い相関関係を見ることができます。図はLoulerlegue et al.の論文から。 これまでの成功にもかかわらず、氷河学者たちは東南極で、150万年というさらに長い期間をカバーする氷のコアが得られる地点を探している。 情報源です。 1) Dieter Lüthi, Martine Le Floch, Bernhard Bereiter, Thomas Blunier, et al. 高分解能二酸化炭素濃度記録 650,000～800,000年前の現在 // Nature. V. 453. P. 379–382. 2) Laetititia Loulergue, Adrian Schilt, Renato Spahni, et al. Orbital and millennial scale features of atmospheric CH4 over past 80万年にわたる大気中のCH4の軌道と千年スケールの特徴 // Nature. 2008. V. 453. P. 383–386. 3) エド・ブルック 古気候：温室の窓 // ネイチャー。V. 453. P. 291–292. も参照してください。 1) 氷河は80万年前から砂塵を伴っていた, 「エレメンツ」, 14.04.2008. 2) 過去80万年の南極の気候は地球の軌道の変化によって決定されている、「エレメンツ」2007.08.17 3) ヨーロッパ南極アイスコリングプロジェクト（EPICA）。 アレクセイ・ギリャロフ |