博 士（地 球環境 科学 ）劉大力

学 位 論 文 題 名Reconstructi
on of alpineg
laciersoftheL
astGlacialagei
ntheHidakaRange,
central Hokkaido,by photogrammetric workstation（最 終氷 期に おける 日高 山脈 の山 岳氷河の解析図化機による復元）

学位論文内容の要旨
Alpine glaciers in the Last Glacial age in the Hidaka Range, central Hokkaido, wasreconstructed by using Leica Photogrammetric Workstation SD2000.

First, the pastglacial distribution was reconstructed on a topographical map with 5 m contour interval,on the basis of DTM (Digital Terrain Model);second,the relative flow flux (F) of theglacier was calculated at several cross sections by the following formula,under the assumption of the glaaer flow condition:
F=W‑V
where,

W: area of cross section of glacier (m '),section.

Cross sections were sited on a glacier,

V: relatiVe me
an ve
locit
y ofcrosseach 25 m interval, at the point where

the AAR (Accumulation Area Ratio) of glacier ranges between 0.50 and 0.80.
The equilibrium line altitude (ELA) was determined at the point where the velocityand flow flux become maximum. The results show
the past ELA estimation,of the glacier,(1) that this method is valuable forand (2) that AAR of each stage decreases with the shrinkage

while THAR (Toe‑ to‑ Headwall Altitude Ratio) of each stage generallyincreases.
The glacierexte
nt was div
idedintothreestag
es: stage I ,repr
esent
ing t
he ea
rlier
glacial stades of Last Glacial time (Marine Isotope stages 2 and 3, about 60,000 t0 40,000
y. B. P.),

stage n , LGM (Last Glacial Maximum, about 18,000 y. B. P.),

LG (Late Glacial, between about 15,000 and 10,000 y. B. P.).

and stage III

The ELA was always

lower in the east (Tokachi) side of the Range than in the west (Hidaka) side:
between 1300m and 1425m in stage I ,it wasbetween 1425m and 1500m in stage n , andbetween 1600m and 1650m in stage m in the Tokachi side, while it was between 1325m
and 1500m in stage I ,between 1400m and 1725m in stage n ,and between 1600m

and 1800m in stage m in the Hidaka side.
The surface contour of glacier was reconstruction by a parabolic approximation of
glacial cross section. The mass balance of glacier at stage n (LGM) was reconstructedunder the following assumptions:the depression of the mean air temperature is 6 0C ,‑ 966−

the lapse rate is 5.5 'C /km, and the total ablation (Tab) at each altitude is approximatedby the equation: Tab=k E T,'C ) day is used.

where k is the degree day factor for which 9 (mm‑water/The total accumulation . (Tac)at each altitudeis expres
sed by theequation: Tac=Meq+Pg(Z‑ELA), where, ELA corresponds to a position of maximum
flow flux of the reconstructed glacier, Z: altitude, Pg: precipitation gradient for which
1.0 (m‑water/ km) is used,

Meq: total ablation of ELA.

The result shows that the mass balance is mostly alitt
le bit plus, wheretheerror
rate (ITac‑Tabl / (Tac+Tab) / 2) ranges from l% t0 9% (mean: 4%).
is adjusted to the height in which the mass balance becomes O,
ELA ranges from ‑ 5m t0 37m (mean: 15m).

When the ELA

the altitudinal change ofSince the estimation of ELA by a positionof the maximum flow flux of reconstructed glaaer is attempted withthereconstructedsurface contour of 25 m interval,

the range of this error (15 m at mean) is small enough.

This reveals that the method ofELA

reconstruction by the maximum flow flux is valid

for the past glacier.
The glacier flow is reconstructed for 18 glac
iersat st
age n ,undertheassum
ption
oflaminar flow. The calculation revealed that the flow velocity at ELA, without basal
sliding, ranges between 13 + 4 and 211 + 50 (nmVday), depending on the surface slope
and ice thickness.
glaciers,

Comparison of these values with the flow velocity of the present

without basal sliding, the glaciers of the Hidaka Rarige instagen were si
milar

to small cirque and valley glaciers in the world.

This flow flux corresponds 24% t0 89%(mean: 65%) of the total accumulation (ablation) of the glacier,for 7glac
iersat area isbigger than 48 hectare in stage n . This suggests that the plastic flow of glacier withoutbasal sliding,explains roughly 65% of the annual flow flux.

Discussion was devoted to examine the various factors which may cause the error
for the reconstruction of glaciersin t
he pa
st:
by the photo‑interpretation,
the past,(1) err
or ofglac
ier e
xtentreco
nstru
ction

(2) effect of difference of air temperature depression in(3)effect ofdifferenc
e ofa lap
se ra
te an
d deg
ree d
ay fa
ctor(k), (4)effe
ct ofdifference of albedo of the ablation area to the mass balance, (5) effe
ct ofdrift sno
w andsnow avalanches for the accumulation.
Finally,

the thickness of snowfall (with air temperature depression of 8 'C ) wascompared to the present one.

The result suggests that it decreased of 40% and 50%

resepectively than the present, when degree day factor was 7 and 9 (mnrwater/'C day).

― 967 ‑学位論文審査の要旨

主 査 教 授 小 野 有五
副 査 救 授 平 川 一臣
副 査 助 教 授 成 瀬 廉二
副 査 助 教 授 渡 辺 悌二
学位論文題名
Rec
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idakaRange,: central Hokkaido,by photogrammetric workstation（ 最終 氷期 にお ける日 高山 脈の 山岳 氷河の解析図化機による復元）

氷河地形は古気候復元のよい指標となりうる。本研究は、解析図化機を用いて氷河地形から過去の雪線高度を復元する手法を検討したものである。
本論文は全9章からなる。第1章では、研究対象地域の地理や気候などの概要を説明し、第2章では、空中写真にもとづき、解析図化機によって、日高山脈の氷河地形をデジタル地形図として詳細に図化した。
第3章では、空中写真判読による氷河地形の範囲を、解析図化機にかけたステレオモデルの画像上でデジタル地形図上にプロットすることにより、日高山脈の氷河地形をI〜mのステージに区分した。ステージI（氷河最拡大期）はほぽ6万‑4万年前ごろのポロシリ亜氷期に、ステージuは約1.
8万年前ごろのトッタペツ亜氷期の前半に、ステージmは約1万年前ごろのトッタベツ亜氷期の後半（晩氷期）にあたる。それぞれのステージの氷河の復元を行った。
第4章では、復元した各ステージの氷河の流量を最大にする横断面の位置から平衡線高度(Equilibrium
LineAltitude‑ELA)を復元した。また、この研究で用いたELAの復元方法を現在の氷河で検討した。その結果 、ス テー ジIの E
LAは十 勝側 では 1300m〜1425m、 日高 側で は1325m¥‑1500mであり、 ステージuのELAは十勝側では1375m‑‑‑
1500m、日高側では1400m〜1725mであり、ステージmのEI
Aは十勝側では1600m〜1650m、日高側では1600m〜1800mであった。
第5章では、ステージnにあたる時期の氷河、18例について、氷河の質量収支の復元を行った。温度条件
としては、根室，釧路，帯広，広尾，浦河の1941
年〜1970年の30年間の日平均気温を平均し，現在の日高山脈地域の平地の気温とした。最終氷期の年平均気温は現在より6℃低下していたものと仮定し，高度による気温減率を5.5℃/kmと仮定した。年間消耗量（ZM）と年間の積算温度（ET)との関係式EM=kyT
を用いて， k=9（mm ‑ water/℃day）の 時の 各高 度帯 の年 間消 耗量 を計 算し た 。各高度帯の年間涵養量
EPし−Meq
十Pg(ZーELA)から求め，積雪増加率(Pg=l.
Om.water/km)
により各高度帯の年間涵養量を算出した。その結果，流量を最大にする横断面の位置から得られたE
LAと氷河の質量収支を0にするELAとの差の範囲は‑5〜 37m（平均値：15m)の範囲におさまった。ELAをもとめるために選んだ氷河の表面の等高線間隔は25mごとであるので、この差（平均値：15mは、その半分にすぎない。従って、氷河の表面高度25m
ご―968−

との 測定に もとづ いて流量 を最大 にする 横断面 の位置 から過 去のELAを 推定す る方法 は、十 分な精度をもってい ること を明ら かにレた 。
第6章で は、 この18例 のステ ージnの 氷河に ついて 、氷河の 流れを 層流と 仮定し て、氷 の流動 則を用 い、復元 された 氷河の 各高度の 氷厚と 表面傾 斜の値 から、 塑性変 形によ る流速と流量を計算した。これらの氷河の ELAの 中 心 部 で は 、 塑 性 変 形 に よ る 日平 均 流 速 は13土 4mm/d〜 211土 50mm/dで あ り 、 ELAの横 断 面 では 、 塑 性 変 形 に よ る 年 平 均 流 速 は 3土 1 m/a〜 38土 10 m/aで あ り 、年 間 流 量 は3土 1X104〜 247士82>く
10 4m3．water/aで あ っ た 。こ れ ら の値は 現在の世 界の小 規模な カール 氷河・ 谷氷河 での計 測値に 近かった。
第7章で は 、 ス テー ジ n、 u、 H． と mの 氷 河 に つい て 、 復 元したELA、質量 収支と 流動の比 較を行 った。
第8章 では、 3章〜7章 で得ら れた結 果をも とに、 空中写 真判読の 精度や 条件を 変えた ときに復元される質量収 支・流 動量の 変化およ び氷期 の気候 条件に ついて 考察し ている 。その 結果、(1)研究者 による氷河地形の 範 囲の 認定 の違い はELAの 決定に影 響を与 えてい ないが 、AAR(Acニ cumulationAreaRatio)の 値には 大
き な ちが いを 与える ことが 明らか になり 、従っ て、単 にAARによ って過 去の氷 河のELAを 決定す ること は問題で あるこ とがわ かった。 (2)気温 低下量 が8℃お よび10℃ 時、年 間消耗量 は気温 低下量 が6℃の時の約42％
およ び8％で あった 。(3)気温 減率、 degree−dayfactor(k)と積雪 増加率(Pg)の値の変化が与える影響は、
気温 減率が 0.5℃/km増え た時の 年間消 耗量の 減少は 約24％、 degree一dayfactor（k冫が 2mm‑water/℃day
増え た時の 年間消 耗量の増 加は約 22％、積 雪増加 率（Pg)の値が0.5m‑water/km増えた時の年間涵養量の増加は 約1％で あった 。(4)degreeー dayfactor（k）を消耗域でllmm‑water/℃dayとした場合、主な7個の氷河 の 質量 収 支 は ほぼ Oに な る こ とを 明 ら か にし た 。 (5)氷温 ‑2℃〜 ー3℃の 時の塑 性流量 は、氷 温が0℃ 〜ー1℃ の時の 46％であ った。 (6)日本ア ルプス 内蔵助 カール の積雪 調査データから氷河の涵養に関する雪崩や飛雪 の寄与 を検討 すると、 カール 内の氷 河範囲 では、 雪崩や 飛雪に よる涵養量の増加は23％で、飛雪により減る 割合は 21％であ った。 また（ 7）日高 山脈で得られている積雪観測デ一夕と、本研究で復元できた日高山
脈 の 最終 氷 期 の 降雪 量 の 比 較を し た結 果、気 温低下 量が8℃ のとき、 日高山 脈の降 雪量は 現在の 約50％であっ たこと が明ら かになっ た。
第9章で は 、 本 研究 で 得 ら れた 成 果をま とめ、 以下の 結諭を 述べて いる。 a)解析図 化機か ら過去の 氷河の表 面形状 や氷河 上の任意 の地点 での横 断面を とり、 そこで の相対 的な流速や流量を最大にする横断面の位
置 か らELAを復 元する 方法は 有効であ ること を明ら かにし た。(2)最 終氷期 の日高 山脈の EI̲Aを復元 すること が でき た。 (3)最終 氷期の ステージ uの日高 山脈の 氷河の 流動は 世界の 小規模 なカー ル氷河 ・谷氷河 での計測 値に近 く、主 な7個の 氷河の年 間消耗 量と年 間涵養 量の平 均値に 占める 塑性変 形の割合 は、気温低下量が6℃ のとき 約65％、 8℃のと き約71％ であっ たと推 定でき た。
この 研究で は、解 析図化 機をも ちいて氷 河地形 を詳細 に図化 しただけでなく、図化機のソフトウエア機能を用 しゝて さまざ まな地形計測を行い、氷河の流速と流量を考慮して氷期の雪線を復元する手法を確立したもので あり、 これは 古環境の 復元に とって きわめ て大き な貢献 である 。とく にELAの正 確な復 元は古気候の復元 に とっ て重 要で、 過去の ELAを氷河 地形だ けから 土15mの精 度で復 元でき た本研 究のも つ意義 はきわ めて
大 き い。 また Paterson(1994)の モデル を用い て過去 の氷河 の流速や 流量を 復元し たこと は、過 去の氷 河を具体 的に復 元する ための有 効な手 がかり を与え たもの といえ る。
よっ て審査 員一同 は、こ れらの 成果を高 く評価 し、ま た申請 者が研究者として誠実かつ熱心であり、大学院課 程にお ける研 鑚や取得 単位な ども充 分であ ること から、 申請者 が博士（地球環境科学）の学位を受けるのに 充分な 資格を 有するも のと判 定した 。

‑ 969 ‑