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研究目的の概要：温室効果は地球表層の温度を決める重要な要素であり，過去の大気中CO2濃度を復元することは，地球の気候の歴史を考えるうえで極めて重要であるが，80万年前以前のCO2濃度の精密復元は行われていない．本研究では，ベンガル湾の堆積物コアに含まれる長鎖脂肪酸の安定炭素同位体比を測定し，600万年前から150万年前の大気中CO2濃度を復元する．得られたデータにもとづき，鮮新世における気候感度（CO2濃度と気温の関係）を推定する．さらに，過去600万年間のCO2濃度と海洋深層水温度・気温・氷床量変動との関係から，CO2濃度変動の原因を考察し，CO2と気候の相互作用を解明する．

Summary of Research Objectives: The greenhouse effect is an important factor in determining the temperature of the Earth's surface layer, and reconstructing past atmospheric CO2 concentrations is extremely important for considering the history of the Earth's climate, but precise reconstructions of CO2 concentrations prior to 800,000 years ago have not been performed. In this study, we measure the stable carbon isotope ratios of long-chain fatty acids in sediment cores from the Bay of Bengal to reconstruct the atmospheric CO2 concentration from 6 to 1.5 million years ago. Based on the obtained data, we estimate the climate sensitivity (relationship between CO2 concentration and temperature) in the Pliocene. In addition, from the relationship between CO2 concentration and changes in deep-sea water temperature, air temperature, and ice sheet volume over the past 6 million years, we examine the causes of CO2 concentration fluctuations and elucidate the interaction between CO2 and climate.

研究目的の概要：近年，南極氷床の融解や流出の加速が相次いで報告され，近い将来の急激な海水準上昇が社会的に強く懸念されている．そこで本研究は，世界で初めて南極沿岸の湖沼から浅海・深海において時空間的に連続な地層を採取する「シームレス掘削」を行い，海水準上昇の将来予測の高精度化に不可欠な，最終間氷期（約12.5万年前）以降の東南極氷床量変動の定量的復元と，融解開始年代の決定を行う．本研究で確立する国際協力体制と，新開発の地層掘削システムおよび「シームレス掘削」の多方面展開は，南極氷床融解研究における新たな突破口となる．

Abstract of Research Purpose: In recent years, accelerated melting and runoff of the Antarctic ice sheet have been reported one after another, and there is a strong social concern about rapid sea-level rise in the near future. In this study, we will conduct the world's first "seamless drilling" to collect spatially and temporally continuous strata in shallow and deep waters from lakes along the Antarctic coast. We will quantitatively reconstruct the change in the volume of the East Antarctic Ice Sheet since the last interglacial (about 125,000 years ago) and determine the age of the onset of melting, which is essential for improving the accuracy of future predictions of sea-level rise. The international collaboration, the newly developed geological drilling system, and the multi-faceted deployment of "seamless drilling" will be a new breakthrough in Antarctic ice sheet melting research.

研究目的の概要：地球温暖化に代表される近未来の環境変動は、科学的な研究データの収集（データベース）の増加とデータベースに基づくモデル計算により予測される。いかに近年のモデル計算能力が向上しても、データベースが不十分であれば近未来の環境変動予測の誤差は大きくなる。近未来の気温変動に寄与する主な環境指標は温室効果ガスとエアロゾルであり、これらの変遷はデータベースとして広く公開されている。産業革命からの変遷データベースはアイスコアから作成することができるが、積雪内部でエアロゾルが変質するため、これまで確度の高いデータベースを提供できなかった。本研究は高涵養量のためエアロゾルが変質を受けない特別な地域でアイスコアを掘削し、世界で最も確度の高い過去200年間のエアロゾルのデータベースを公開する。また、アイスコアの最新の分析技術を駆使し、過去200年間のエアロゾルの変遷をもたらした大気化学プロセスを解明する。これらの成果は確度の高いデータベースの提供することで環境変動予測の高度化に寄与し、その結果としてIPCCなどグローバルな環境政策に貢献する。

Summary of Research Objective: Near-future environmental changes, such as global warming, can be predicted by increasing the collection of scientific research data (database) and model calculations based on the database. No matter how much model calculation capability has been improved in recent years, if the database is insufficient, the error in predicting near-future environmental changes will be large. The main environmental indicators that contribute to the temperature change in the near future are greenhouse gases and aerosols, and their evolution is widely available in databases. Although a database of the transition from the industrial revolution can be generated from ice cores, it has not been possible to provide an accurate database due to the alteration of aerosols in the snowpack. In this study, we will drill ice cores in a special area where aerosols are not altered due to high recharge, and release the world's most accurate database of aerosols for the past 200 years. We will also use the latest analytical techniques in ice cores to elucidate the atmospheric chemical processes that have caused the aerosol changes over the past 200 years. These results will contribute to the advancement of environmental change prediction by providing a highly accurate database, which in turn will contribute to global environmental policies such as the IPCC.

研究目的の概要：南大洋は負の熱とCO2 をはじめとする物質の巨大リザーバであり、全球気候変動の鍵を握る。南大洋を特徴付ける南極周極流（ACC）や海氷、表層成層化などの変動は全球気候変動を駆動するキープロセスとされるが、それらの変動の実態は未解明である。そこで、ACCとウェッデルジャイアを海氷の移流や分布の支配要因であり、亜熱帯と南極圏を隔てる熱的障壁でもあると捉え、それらの変動史を異なる時間スケールで復元する。南大洋における古海洋変動を精度良く復元するための古環境指標（プロキシ）の開発と高精度化を行い、それらを海底コア解析に応用する。近未来の温暖化地球のアナロジーとなるスーパー温暖期を含む第四紀の氷期-間氷期サイクル、および、鮮新世温暖期から第四紀への全球寒冷化における南大洋の変動を復元し、ACC・ウェッデルジャイアと海氷移流の南北・東西シフトと全球気候変動との相互作用の実態を解明する。これにより、新学術領域研究の達成目標である「鮮新世/更新世の全球的寒冷化と氷期-間氷期サイクルにおける南大洋・南極氷床変動の復元と理解」に貢献する。

Summary of Research Objectives: The Southern Ocean is a huge reservoir of negative heat and CO2 and other substances, and is a key factor in global climate change. Variations in the Antarctic Circumpolar Current (ACC), sea ice, and surface stratification, which characterize the Southern Ocean, are considered to be key processes driving global climate change, but the actual state of these variations remains unresolved. The ACC and Weddell Gyres are considered to be the dominant drivers of sea ice advection and distribution, as well as the thermal barrier separating the subtropical and Antarctic regions, and their variability histories are reconstructed on different time scales. We will develop and refine paleoenvironmental proxies to accurately reconstruct paleoceanographic changes in the Southern Ocean, and apply them to seafloor core analysis. We will reconstruct the glacial-interglacial cycle in the Quaternary, including the super-warm period, which will serve as an analog for a warming Earth in the near future, and the changes in the Southern Ocean during the global cooling from the Pliocene warm period to the Quaternary, and elucidate the interaction between the ACC/Weddell gyre, north-south and east-west shifts in sea ice advection, and global climate change. In this way, we will contribute to the achievement goal of the new academic research area, "Reconstruction and understanding of the variability of the Southern Ocean and Antarctic ice sheets during the global cooling and glacial-interglacial cycles in the Pliocene and Pleistocene".

研究目的の概要：近年、地球最大の淡水リザーバである南極氷床の融解や流出が明らかになり、温暖化の進行によって海水準が大きく上昇する懸念が高まっている。現在よりも僅かに温暖な最終間氷期末期（13-11.5万年前）には、６mもの急激な海水準上昇があったと報告されており、これが事実であれば、南極氷床の大規模融解が起こっていたことになる。過去の温暖期に、南極氷床の大規模融解が本当に起こっていたのか？最終間氷期と同様の南極氷床の大規模融解が、現在進行中の温暖化によって将来起きるのだろうか？本研究では、最終間氷期における南極氷床縁辺域の海洋変動（水温，塩分，IRD）を復元し、南極氷床の大規模崩壊が南極大陸縁辺部のどこで発生したか、氷床崩壊の契機となった気候・海洋条件（水温などの臨界点）を明らかにする。

Summary of Research Objective: In recent years, the melting and runoff of the Antarctic ice sheet, the largest reservoir of freshwater on Earth, has become apparent, and there is growing concern that sea levels will rise significantly due to global warming. At the end of the last interglacial period (13-11.5 thousand years ago), which was slightly warmer than the present period, it is reported that there was a rapid sea-level rise of as much as 6 m. If this is true, a large-scale melting of the Antarctic ice sheet would have occurred. Did the Antarctic ice sheet really melt in the past warm periods? Will the ongoing warming cause the same kind of large-scale melting of the Antarctic ice sheet in the future as it did during the Last Interglacial? In this study, we will reconstruct the oceanic variability (temperature, salinity, and IRD) of the Antarctic ice sheet margin during the last interglacial period, and clarify where on the Antarctic continental margin the large-scale collapse of the Antarctic ice sheet occurred, and the climatic and oceanic conditions (critical points such as temperature) that triggered the ice sheet collapse.

研究目的の概要：申請者は，有孔虫殻の微量元素分析（Ba/Ca）から過去の海洋表層塩分を推定する方法を確立した。また，それと独立した塩分推定法の有効性も明らかにしてきた（四不飽和アルケノン；Horikawa et al., 2015 Nature Communications）。本申請では，新規の塩分推定法をアラスカ湾に適用し，過去の氷河融解イベントにおける氷河融解量の推定を行う。また，その氷河融解量に対するアラスカ湾の基礎生産の応答（生物量・種構成）をバイオマーカーと環境DNAから定量的に解析する。これらのデータを基に，温暖化による氷河融解が懸念されているアラスカ湾の環境応答の理解を大幅に深め，将来の環境への示唆を引き出す。

Summary of Research Purpose: The applicant has established a method to estimate past ocean surface salinity from trace element analysis (Ba/Ca) of foraminifera shells. We have also demonstrated the effectiveness of an independent salinity estimation method (tetraunsaturated alkenone; Horikawa et al., 2015 Nature Communications). In this application, we will apply the new salinity estimation method to the Gulf of Alaska to estimate glacier melt during past glacial melt events. In addition, we will quantitatively analyze the response of basic production (biomass and species composition) in the Gulf of Alaska to glacial melt using biomarkers and environmental DNA. Based on these data, we will greatly improve our understanding of the environmental response of the Gulf of Alaska, where glacial melting due to global warming is a concern, and draw implications for the future environment.

研究目的の概要：最終退氷期（約2万年前から1万年前）は最終氷期から温暖な完新世への移行期であり、氷床崩壊に伴う海洋循環様式の変化によって1000年スケールの急激な気候変動が起こったことが知られている。本研究では、申請者らが提唱した最終退氷期における北太平洋起源の深層水形成の実態を解明するため、ロシア船Multanovskiy号に乗船し、最終退氷期における北太平洋中深層水の想定起源域であるカムチャッカ海峡（ロシア排他的経済水域）において、海底堆積物を採取する。海底堆積物記録から復元したカムチャッカ海峡における海洋循環速度と鉛直水塊構造を古気候モデルシミュレーションの結果を比較し、1000年スケールの北太平洋起源の中深層水形成量変化を明らかにするとともに、最終退氷期の気候変動における北太平洋海洋循環の役割を解明する。

Summary of Research Objectives: The Last Glacial Maximum (20,000 to 10,000 years ago) was a transition period from the Last Glacial Maximum to the warmer Holocene, and it is known that rapid climatic changes on the scale of 1000 years occurred due to changes in ocean circulation patterns caused by ice sheet collapse. In this study, in order to elucidate the actual conditions of the formation of the North Pacific-origin deep water during the Last Glacial Maximum, we will board the Russian ship Multanovskiy and collect marine sediments in the Kamchatka Strait (Russian Exclusive Economic Zone), which is the assumed origin area of the North Pacific Intermediate Deep Water during the Last Glacial Maximum. We will collect sediments from the Kamchatka Strait (Russian Exclusive Economic Zone). We will compare the ocean circulation rate and vertical water mass structure in the Kamchatka Strait reconstructed from the seafloor sediment record with the results of paleoclimate model simulations to clarify the change in the formation of mesopelagic water of North Pacific origin on a 1000-year scale, and to elucidate the role of North Pacific ocean circulation in climate change during the Last Glacial Maximum.

研究目的の概要：海洋大循環は膨大な熱と二酸化炭素などの物質の輸送を担い、数十年から1000 年オーダーの地球規模気候変動に重要な役割を果たしている。研究代表者らは、最終退氷期に深層水の形成場が北大西洋から北太平洋にスイッチしたという、現在と全く異なる循環様式の存在を明らかにし、1000 年オーダーの地球規模の気候変動が生じる要因として大西洋と太平洋の子午面循環交代が鍵を握るという仮説を立てた（Okazaki et al., 2010, Science 329, 200-204）。本研究では、太平洋子午面循環の要である北西太平洋を対象海域とし、北太平洋における水塊構造と循環速度の変化を海底堆積物記録から復元することで、最終氷期から最終退氷期における太平洋子午面循環像を描画し、大西洋と太平洋間の子午面循環交代と気候変動の関係に答えを出すことを目的とする。

Summary of Research Objectives: The oceanic general circulation transports enormous amounts of heat and carbon dioxide, and plays an important role in global climate change on the order of decades to millennia. They found that during the last deglacial period, the formation site of the deep water layer switched from the North Atlantic to the North Pacific Ocean, which is a completely different circulation pattern from the current one, and hypothesized that the meridional circulation shift between the Atlantic and Pacific Oceans is a key factor in global climate change of the order of 1000 years (Okazaki et al. (Okazaki et al., 2010, Science 329, 200-204). In this study, the Northwest Pacific Ocean, which is the key region of the Pacific meridional circulation, is selected as the target region, and the changes in water mass structure and circulation rate in the North Pacific Ocean are reconstructed from marine sediment records. The aim of this study is to draw a picture of the Pacific meridional circulation from the last glacial to the last deglacial period and to answer the question of the relationship between the meridional circulation alternation between the Atlantic and Pacific Oceans and climate change

研究目的の概要：海洋生物生産の増減を決定する要因は光、温度、栄養塩である。光と温度は緯度毎に日射量の季節変動によって規定されるが、栄養塩の供給機構は複雑で未だ解明されていない。そこで、世界で最も生物生産による二酸化炭素吸収能力の高い西部北太平洋を対象とし、鉛直混合や海流変動などの物理過程と栄養塩供給過程の変化に対して海洋生物の生産がどう応答するのかを明らかにし、水温・塩分・栄養塩等の水塊特性と比較することで亜寒帯から亜熱帯まで各海域の低次生態系を規定する支配要因を明らかにする。具体的には、亜寒帯域の栄養塩供給機構として重要かつ気候の内部変動要素であるアリューシャン低気圧に着目し、大気変動に対する海洋力学の応答や、潮汐混合など海洋内部の物理環境の変化とそれに伴う生物過程の変化を把握する。亜熱帯域では、突発的な低気圧擾乱による局所的な鉛直混合、中規模渦、定常的な海流による輸送など多様な栄養塩供給の物理機構が生物生産に及ぼす影響を推定していく。

Summary of Research Objectives: The factors that determine the increase or decrease in marine biological production are light, temperature, and nutrients. Light and temperature are determined by seasonal variations in solar radiation at different latitudes, while nutrient supply mechanisms are complex and remain to be elucidated. In the western North Pacific Ocean, which has the world's highest capacity to absorb carbon dioxide through biological production, we will clarify how marine biological production responds to changes in physical processes such as vertical mixing and ocean current fluctuations, as well as nutrient supply processes, and compare them with water mass characteristics such as temperature, salinity, and nutrients. In particular, the subarctic and subtropical regions will be studied. Specifically, we will focus on the Aleutian Low, which is an important nutrient supply mechanism and an internal climate variable in the subarctic region, to understand the response of ocean dynamics to atmospheric changes and changes in the physical environment of the ocean, such as tidal mixing, and the associated changes in biological processes. In the subtropical region, we will estimate the effects on biological production of diverse physical mechanisms of nutrient supply, including local vertical mixing caused by sudden cyclonic disturbances, medium-scale eddies, and transport by steady currents.

研究目的の概要：ボルネオ島において泥炭コアを採取し，そのミズゴケのセルロースの酸素同位体比を分析することにより，過去４０００年間の熱帯対流活動の高解像度復元を行い，西太平洋熱帯域の大気対流活動の変動を復元する．その変動の周期と振幅から，変動の起源と伝搬過程を考察する．また，草本類のセルロース酸素同位体比，花粉・胞子組成，微粒炭組成を分析することにより乾湿変動と人為的火入れの影響の時代的変化を復元し，ボルネオ島の気候と大気対流活動との対応関係を検討する．

Summary of Research Objectives: By collecting peat cores in Borneo and analyzing the oxygen isotope ratios of cellulose in the mosses, high-resolution reconstructions of tropical convective activity over the past 4000 years will be made to reconstruct the variability of atmospheric convective activity in the tropical western Pacific. From the period and amplitude of the fluctuations, the origin and propagation process of the fluctuations are discussed. In addition, by analyzing cellulose oxygen isotope ratios, pollen and spore compositions, and microcarbon compositions of herbaceous species, we will reconstruct the changes in dry and wet conditions and the effects of anthropogenic burning over time, and examine the correspondence between the climate of Borneo and atmospheric convective activity.

研究目的の概要：300 万年前頃に始まった北半球氷床の発達は、それまで続いた温室地球から両極に巨大な氷床が存在する現在の気候状態をもたらした重大な転換イベントであり、地球の気候システムを理解する上で鍵を握る。しかし、北半球氷床の発達の原因とメカニズムを矛盾なく説明した説はなく、様々な問題点を抱えている。申請者は、過去1000 万年間の大気中CO2 濃度を高精度で復元し、CO2変動が長期的な全球の寒冷化を駆動していることを見いだした。本研究では、北半球の氷床発達を含めた新生代後期の全球寒冷化の背景には、約700 万年前から起こったパナマ海峡の著しい浅化・南大洋高緯度の寒冷化・大気中CO2 濃度の低下に原因があるとする仮説（新パナマ・ゲートウェイ仮説）を呈示し、この新仮説を新規の南大洋古海洋データとモデルから立証する。

Summary of Research Objectives: The development of the Northern Hemisphere ice sheet, which began around 3 million years ago, was a major transition event that brought about the current climate conditions, in which huge ice sheets exist at both poles, from the previous greenhouse Earth. However, there is no theory that explains the cause and mechanism of the development of the Northern Hemisphere ice sheet without contradiction, and various problems remain. The applicant has reconstructed atmospheric CO2 concentrations for the past 10 million years with high accuracy and found that CO2 variability drives the long-term global cooling. In this study, we propose a hypothesis that the global cooling in the late Cenozoic, including the development of ice sheets in the Northern Hemisphere, is due to the significant shallowing of the Panama Strait, the cooling of the high latitudes of the Southern Ocean, and the decrease in atmospheric CO2 concentration that occurred about 7 million years ago (the new Panama Gateway hypothesis). This new hypothesis will be substantiated by new Southern Ocean paleoceanographic data and models.

本研究では、人為起源の水溶性エアロゾル濃度・組成・同位体比という地球温暖化の解釈に重 要で、かつ新しい環境指標を抽出して、グリーンランド氷床コアから過去300 年の気候変動に特 有な古大気環境を解読する。申請者は氷コアからエアロゾル組成の情報を抽出するなど世界的に 見ても独創的な方法を開発し、氷床コアに含まれる自然起源の硫酸塩エアロゾルが氷期-間氷期気 温変動に貢献していることを解明した。本研究はその継続課題として、過去300 年間の人為起源 水溶性エアロゾルに着目し、その組成や同位体比の変遷から、水溶性エアロゾルが気候変動に与 える影響評価の高精度化を目的とする。これは、人為起源水溶性エアロゾルをこれまでにない環 境シグナルで再追跡することになり、従来の解釈を更新する独創的な成果が期待される。

This study deciphers the paleo-atmospheric environment specific to climate change over the past 300 years from the Greenland ice core by extracting anthropogenic water-soluble aerosol concentrations, compositions, and isotopic ratios, which are important and new environmental indicators for the interpretation of global warming. The applicant has developed a globally unique method of extracting information on aerosol composition from ice cores, and has elucidated the contribution of naturally occurring sulfate aerosols in ice cores to glacial-interglacial temperature fluctuations. As a continuation of this work, this study focuses on anthropogenic water-soluble aerosols over the past 300 years, and aims to improve the accuracy of assessing the impact of water-soluble aerosols on climate change based on their composition and isotopic changes. This will allow us to retrace anthropogenic water-soluble aerosols with an unprecedented environmental signal, and is expected to produce original results that update the conventional interpretation.

研究目的の概要：南極氷床が温暖化に対して敏感であることが明らかになり、温暖化の進行による海面上昇に対する危機感が高まっている。最新のIPCC特別報告書では将来の海面上昇予測が大幅に上方修正され、最も温暖化が進行するシナリオによれば300年後に海面が数メートル上昇するという。この上方修正は南極氷床融解量の見積もりの変更によるものであり、現在「温暖化が進行した場合にどの段階でどのような速度で南極氷床融解が進行しうるのか？」が海面上昇予測における核心的な「問い」になっている。本研究では、国際深海科学掘削計画（IODP）において西南極ロス海で昨年掘削された最新の海底堆積物コアを用い、現在より全球平均気温が+1˚Cから+5˚C（海面が+5から+40mまで上昇）温暖であった時代における南極氷床の融解過程を100年スケールの解像度で復元し、+5˚Cまで温暖化が進行する過程における南極氷床融解のふるまいと特性を明らかにする。

Summary of Research Objective: The Antarctic ice sheet has been shown to be sensitive to global warming, and there is a growing sense of urgency about sea level rise due to global warming. In the latest IPCC special report, future sea level rise projections have been revised upward significantly, and the most likely warming scenario will result in a sea level rise of several meters in 300 years. This upward revision is due to a change in the estimate of Antarctic ice sheet melting, and the current question of "at what stage and at what rate could the Antarctic ice sheet melt if global warming progresses? is now the core question in sea level rise prediction. In this study, using the latest sediment cores drilled last year in the Ross Sea, West Antarctica, by the International Ocean Drilling Program (IODP), we reconstructed the melting process of the Antarctic ice sheet at 100-year resolution during the period when the global mean temperature was warmer than today, from +1°C to +5°C (sea level rise from +5 to +40 m). This paper describes the behavior and characteristics of Antarctic ice sheet melting during the period of global mean temperature warming from +1°C to +5°C (sea level rise from +5 to +40 m).