送付先： 北海道教育庁記者クラブ，⼭形県政記者クラブ，名古屋教育記者会，沖縄県政記者クラブ，⽂部科学記者会，科学記者会

PRESS RELEASE 2018/1/23

北極の硝酸エアロゾルは NOx 排出抑制に関わらず⾼⽌まり〜過去 60 年のグリーンランド氷床に記録された北極⼤気 NO3-フラックスの変遷〜

ポイント・グリーンランドで約 90m のアイスコア掘削に成功し，氷床アイスコア最⾼の年代精度で過去 60 年の北極⼤気環境を復元。
・21 世紀の北極硝酸エアロゾルフラックスが，周辺国の NOx（窒素酸化物）の排出抑制政策による減少割合を反映しておらず，産業⾰命以後に増⼤して以来⾼い値を維持していることを解明。
・21 世紀の硝酸エアロゾルの状況把握・原因究明は，将来の環境変動への影響評価に重要。
概要
北海道⼤学低温科学研究所の飯塚芳徳助教、⼭形⼤学学術研究院の鈴⽊利孝教授(地球科学)らの研究グループは，21 世紀になってからの北極の硝酸エアロゾル＊1 フラックス＊2（流束）が，周辺国による NOx（窒素酸化物）＊3 の排出抑制政策を反映せず⾼い値を維持していることを明らかにしました。
同グループは北極グリーンランド氷床にいくつかある頂上（ドーム）のうち，最も雪が多く降る南東部で約 90m のアイスコア掘削に成功し，氷床ドームアイスコア史上最⾼の年代精度で過去 60 年間の北極⼤気環境を復元しました。このアイスコアに含まれる過去 60 年間の NO3-（硝酸イオン）の季節フラックスの変動を求め，各国からの NOx 排出量の変動割合と⽐較したところ，両者は⼀致していませんでした。NOx 排出量は 1970-80 年以降，減少傾向を⽰していますが，アイスコアの NO3-フラックスは 1990 年代が最も⾼く，2000 年以降（21 世紀）は 1960-80 年代よりも⾼いという特徴があります。
今回の結果は，北極⼤気の NO3-フラックスが周辺国（⽶国や欧州）における排出抑制政策によるNOx の減少割合を反映せず，⾼い値を維持していることを⽰しています。今後，北極 NO3-フラックスが NOx 排出量と連動せず⾼い値を維持している原因と，将来の⼈間活動への影響を評価する必要があります。
本研究成果は 2 つの論⽂に分かれています。これらは 2017 年 10 ⽉ 26 ⽇と 2018 年 1 ⽉ 4 ⽇（Web版）の Journal of Geophysical Research: Atmospheres 誌に掲載されました。

グリーンランドでの掘削キャンプ（左）と掘削されたアイスコア（右）
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【背景】
・⼈間活動と SOx（硫⻩酸化物），NOx（窒素酸化物）
⼤気微粒⼦（エアロゾル）は，その⼀部が直径 2.5µm 以下の微粒⼦（PM2.5）として⼈体に悪影響を及ぼすことが知られています。また，エアロゾルは⼤きな粒⼦になると雲の核として作⽤し，雲を作りやすくする効果があり，結果として雲が⽇射を遮り地球表⾯を寒冷化させることが知られています。SOx（硫⻩酸化物）＊4 や NOx（窒素酸化物）は，⼤気中で酸化され硫酸・硝酸エアロゾルを形成するため，その動態の理解はエアロゾル動態の理解の上で重要です。SOx は海洋⽣物や⽕⼭から，NOxは雷，成層圏，森林⽕災，⼟壌⽣物から放出されてきました。しかし，特に産業⾰命以後に北半球では⼈間活動（化⽯燃料の使⽤）の増加によって SOx や NOx 濃度が上昇したことが知られています。
イギリスに産業⾰命が起こった 1750 年から 1980 年くらいまで，SOx や NOx の排出は右肩上がりに上昇しました。特に，1970 年代や 80 年代は世界的に環境汚染が問題となり，国内でも公害問題などが顕在化した時代でした。この頃，⼤気汚染だけではなく，増加したエアロゾルにより太陽光が遮られるグローバルディミングと呼ばれる寒冷化が⽣じていたと⾔われています。
その後，例えば⽶国では 1963 年に定められ，1970 年，1977 年に改訂された⼤気浄化法 (Clean AirAct）などにより SOx や NOx の排出規制が強化され，これにより 1990 年以降 SOx や NOx の排出量は減少しています(図 1)。これに対し，新興国である中国やインドなどでは近年も減少傾向はみられていません。このように，各国で SOx や NOx の排出量の傾向には差異があり，⼤気環境問題に⼤きく関わる SOx や NOx がどのような変遷をたどるかを理解することが重要です。
・アイスコアによる研究とその問題点
これらの動向を評価する有⼒な取り組みとして，過去から現在までの SOx や NOx の変遷を解読し，そのメカニズムを理解することで将来予測に役⽴てる⽅法があります。寒冷圏の雪氷は年々の堆積を通じて SOx や NOx が SO42-（硫酸イオン）や NO3-（硝酸イオン）として保存されている貴重な⾃然のタイムカプセルです。なかでも北極グリーンランド氷床は欧州や⽶国などの⼈為起源 SOx や NOx排出地域と近いことから，⼈為起源エアロゾル変遷の評価に最適な地域です。このような評価をするために，氷床を垂直下向きに掘削して氷を採取しており，この採取された氷をアイスコアといいます（図 2）。アイスコアは表⾯付近が現在に近い降雪で，深い部分がより過去に降った雪からなっており，深部から浅部にむかって解析すると過去から現在まで連続に時系列的な情報（古環境情報）を得ることができます。
しかし，アイスコアから古環境情報を抽出するのには⼤きく 2 つの問題があります。⼀つ⽬の問題
は，ある深さのアイスコアが何年前に降った雪か精度よく知ることが難しい場合があることです。これをアイスコアの年代決定といいますが，これまでは夏に増加（または減少）する成分を数え，その成分が増加（減少）していた深さを夏と決め，夏層を数えて年代を決定する年層カウント法が主に⽤いられてきました。この年代決定⽅法は，増加している部分が年に 2 回⽣じたり，または 1 回もなかったりすると年代が 1 年ずれてしまう⽋点があります。⼆つ⽬の問題は，NO3-は揮発しやすく⻑期間の⽇射で分解してしまうため，積雪が堆積した後に NO3-が変質してしまって降雪時の情報が損失してしまうことがあることです。この変質を再配分過程と呼んでおり，再配分過程はアイスコアから精度よく古環境情報を解読することを妨げる要因でした。

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・本研究の⽬的
南極氷床やグリーンランド氷床の標⾼の⾼い地域は寒く，雪が融けずに涵養していく場所ですので，雪が降る量を涵養量と呼んでいます。涵養量が多いということは，１年間に降り積もる雪が多いのでアイスコアの 1 年あたりの⻑さが⻑いということになり，精度の良い年代決定を⾏える可能性が⾼くなります。さらに，たくさん雪が降るということは，次々と新しい雪が堆積するので，積雪表⾯に雪が置かれている時間が短いということになります。表⾯に置かれている時間が短いと，アイスコアに含まれている物質が揮発や⽇射などの再配分の影響を受ける時間が短くなり，年代決定の⾼精度化につながります。
そこで，本研究では北極グリーンランド氷床にいくつかある頂上（ドーム）のうちで，最も雪が多く降る地域に着⽬して，アイスコア掘削を⾏いました。次に，掘削されたアイスコアに含まれる過去60 年間の SO42-や NO3-の年間フラックスを求めました。得られた結果を各国からの SOx や NOx の排出量と⽐較し，北極⼤気まで運ばれグリーンランドに堆積した SOx や NOx の動向を追跡しました。
【研究⼿法】・グリーンランド南東ドームアイスコア掘削プロジェクト(2014-2018)2014 年から開始したプロジェクトのもと，⼈為起源エアロゾル変遷の評価に最適なグリーンラン
ド氷床のなかで，最も涵養量が多いドームを調査し，南東部に位置するドーム地域を選定しました（図3）。本研究グループは，この地域を「グリーンランド南東ドーム」と呼んでいます。2015 年にはグリーンランド南東ドームで 90m のアイスコアを掘削し，北海道⼤学低温科学研究所の低温室への冷凍輸送に成功しました。2016 年からは，グリーンランド南東ドームアイスコアを解析してきました。
本プレスリリースに⼤きく貢献した解析項⽬は，⽔循環のプロセスを反映する「⽔の安定同位体⽐」と，「不純物（イオン）濃度」です。イオン濃度はアイスコアを溶かした融解⽔の中に含まれているイオンの濃度を意味します。イオンの中には SO42-や NO3-も含まれていて，これらを分析しました。本
リリースのもとになる 2 つの論⽂に加えて，2018 年度のプロジェクトの終了まで，他の指標の分析・研究も継続しています。
【研究成果】
・氷床ドームアイスコアを最⾼精度で年代決定
グリーンランド南東ドームアイスコアを分析したところ，過去 60 年間の環境変動を記録していることがわかりました。近年 60 年間の涵養量は１年に氷の密度換算で約 1.01m であることがわかり，この数値は平均的なグリーンランドドームの 5 倍，南極ドームの 30 倍という膨⼤な量の降雪がある地域であることが判明しました。この膨⼤な雪のおかげで，過去 60 年間の⽔の安定同位体⽐は極めて良質に保存されていることがわかりました。
⽔の安定同位体⽐は，海からの蒸発，降雪などの⽔循環のプロセスを反映しています。近年，この同位体⽐を数値計算によってシミュレーションする⼿法（以下，同位体モデル）が急速に発展してきています。具体的には，海⽔温・⼤気場などの情報を基にして，ある地域の降雪の同位体⽐の値をシミュレーションできます。複数の同位体モデルを⽤いて，グリーンランド南東ドームの同位体⽐と⽐較したところ，モデルとアイスコアの同位体⽐が極めてよく⼀致することがわかりました。同位体モデルからいつの降雪であるかがわかりますので，モデルとアイスコアの同位体⽐をマッチングさせることで，アイスコアの年代を決定することができます。その結果，2 ヵ⽉単位という氷床ドームアイスコアとしての最⾼精度での年代決定に成功しました。（成果論⽂ 1 Furukawa et al., 2017）3/7

・過去 60 年間の北極⼤気中の SO42-や NO3-の復元
イオン濃度を分析した結果，NO3-が積雪堆積後に変質を受けていないことを確認しました。これは，⽇射の影響を受けやすい表⾯ 20 ㎝以内に NO3-がさらされる期間が，涵養量が⼤きいために 1 カ⽉程度と短かく，⽇射による分解を受けにくいためです。この結果は，グリーンランド南東ドームアイス
コアは他の地域のアイスコアと⽐べて，NO3-の変遷を⾼い確度で追跡できることを⽰しています。
また，2 ヵ⽉という⾼精度で年代を決定できたので，季節変動を追跡できるようになりました。イ
オン濃度と季節ごとの涵養量をかけ合わせることで，その季節に堆積するイオンのフラックス（流束）を算出することができます。そこで，過去 60 年間の SO42-や NO3-フラックスの季節変動を復元しました（図 4）。SO42-フラックスは 1980 年から減少傾向を⽰しています。他⽅で，NO3-フラックスは1990 年代が最も⾼く，2000 年以降（21 世紀）は 1960-80 年代よりも⾼いことがわかりました（成果論⽂ 2 Iizuka et al., 2018）。
・周辺国からの SOx や NOx の排出量と⽐較
グリーンランド南東ドームにどこから空気塊がやってきているのかを，後⽅流跡線解析という⼿法を⽤いて計算しました。その結果，北⽶が最も⾼い割合で，欧州やロシアからもある程度の割合で⼤気塊がやってきていることがわかりました。各国とも SOx や NOx の排出量が公開されていますので，各国の排出量と⼤気塊がやってくる割合を掛け合わせて，グリーンランド南東ドームに到達するであろう SOx や NOx の量を計算しました。
SOx 排出量とアイスコアの SO42-フラックスを⽐較したところ，過去 60 年間の変動はよく⼀致していました（図 4）。これは，SO42-フラックスがおもに上述した周辺国からの SOx 排出量によると考えられます。⽶国や欧州は SOx 排出量の削減に取り組んでおり，その効果が北極⼤気でもよく表れていることを⽰しています。しかしながら，NOx 排出量とアイスコアの NO3-フラックスの過去 60 年間の変動はあまり⼀致していませんでした。特に，NOx 排出量は 1970-80 年以降，減少傾向を⽰していますが，アイスコアの NO3-フラックスは 1990 年代が最も⾼く，2000 年以降（21 世紀）は 1960-80年代よりも⾼いという特徴があります。⽶国や欧州は SOx と同様に NOx 排出量の削減に取り組んでいるのですが，今回の結果は北極⼤気の NO3-フラックスが，周辺国の NOx の排出抑制による減少割合を反映せず⾼い値を維持していることを⽰しています。
（成果論⽂ 2 Iizuka et al., 2018）【今後への期待】・21 世紀の⾼い北極 NO3-フラックスの原因究明
なぜ北極 NO3-フラックスが⾼い値を維持しているのかについて，はっきりとしたことはわかりません。SOx 排出量とアイスコアの SO42-フラックスがよく⼀致している SOx と⽐べて NOx は⼤気輸
送中の化学変化がより複雑であるため，というのが最も確からしい回答です。もしくは 21 世紀以降の中国やインド，船舶（海洋）からの NOx の影響かもしれません。⾃然由来の森林⽕災（バイオマスバーニング）による NOx が関係している可能性もあります。本研究グループは国内の 10 機関以上の研究室と連携し，たとえば硝酸中の窒素(N)の同位体⽐や NO3-がどのような化合物で存在しているのかを世界最先端の分析機器を⽤いて調べ，この謎の解明を続けています。また，エアロゾル輸送モデルなど数値計算によるアプローチでの解決も期待されています。こういった分析結果から新しい視点で SOx や NOx の動向を探ることが，解決につながります。
原因が不明であるにせよ，北極⼤気の NO3-フラックスが，周辺国の NOx の排出量の減少に単純に⽐例せず⾼い値を維持しているという事実が明らかになりました。この結果は，北極の NO3-フラック
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スの変動を予測するためには，化学反応も含めた輸送プロセスを考慮する必要があることを⽰唆しています。また今後は，北極 NO3-フラックスが NOx 排出量と連動せず⾼い値を維持していることが将来の⼈間活動にどう影響するのかを評価する必要があります。
【謝辞】
本研究は 2014 年度から 2018 年度（予定）の科学研究費補助⾦（基盤研究 A 26257201）の⽀援を受けて⾏われました。また，この成果は北海道⼤学低温科学研究所の共同研究費を⽤いています。
論⽂情報
論⽂名＿ Seasonal-scale dating of a shallow ice core from Greenland using oxygen isotope
matching between data and simulation（モデルとアイスコア間の同位体マッチングによる季節スケールのアイスコア年代決定）
著者名 古川崚仁 1，植村 ⽴ 2，藤⽥耕史 3，Jesper Sjolte4，芳村 圭 5，的場澄⼈ 1，飯塚芳徳 1（1北海道⼤学低温科学研究所，2 琉球⼤学理学部，3 名古屋⼤学⼤学院環境学研究科，4 ルンド⼤学（スウェーデン），5 東京⼤学⽣産技術研究所）
雑誌名Journal of Geophysical Research: Atmospheres（⼤気科学の専⾨誌）

ＤＯＩ 10.1002/2017JD026716
公表⽇ 2017 年 10 ⽉ 26 ⽇（⽊）---------------------------------------------------------------------------論⽂名

A 60-year record of atmospheric aerosol depositions preserved in a high-accumulation
dome ice core, southeast Greenland（グリーンランド南東部の⾼涵養量ドームに保存された過去 60 年間の⼤気降下物の記録）

著者名 飯塚芳徳 1，植村 ⽴ 2，藤⽥耕史 3，服部祥平 4, 関 宰 1, 宮本千尋 5，鈴⽊利孝 6, 吉⽥尚宏 4, 本⼭秀明 7，的場澄⼈ 1（1 北海道⼤学低温科学研究所，2 琉球⼤学理学部，3 名古屋⼤学
⼤学院環境学研究科，4 東京⼯業⼤学物質理⼯学院，5 東京⼤学⼤学院理学系研究科地球惑星科学専攻，6 ⼭形⼤学学術研究院，7 国⽴極地研究所）
雑誌名Journal of Geophysical Research: Atmospheres（⼤気科学の専⾨誌）

ＤＯＩ 10.1002/2017JD026733
公表⽇ 2018 年 1 ⽉ 4 ⽇（⽊）（Web 版公開）
お問い合わせ先す ず き としたか

⼭形⼤学学術研究院 教授 鈴⽊ 利 孝 （地球科学）
ＴＥＬ 023-628-4643

メール suzuki@sci.kj.yamagata-u.ac.jp

配信元
⼭形⼤学総務部総務課広報室（〒990-8560 ⼭形市⼩⽩川町１−４−１２）
ＴＥＬ 023-628-4008

ＦＡＸ 023-628-4013

メール koho@jm.kj.yamagata-u.ac.jp

本リリースは，１）北海道⼤学低温科学研究所の飯塚芳徳助教，古川崚仁⽒（現 稲畑産業株式会社），
的場澄⼈助教，関 宰准教授，２）琉球⼤学の植村 ⽴准教授，３）名古屋⼤学の藤⽥耕史准教授，
４）東京⼯業⼤学の服部祥平助教，5）東京⼤学⽣産技術研究所の芳村 圭准教授，6）⼭形⼤学の鈴⽊利孝教授，7）東京⼤学理学部の宮本千尋⽒の研究成果に関する共同リリースです。

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【参考図】

図 1 EDGAR（各国排出量のデータベース；http://edgar.jrc.ec.europa.eu/）による 1970-2010 年の各⼤陸・地域からの NOx，SOx 排出量

図 2 グリーンランド南東ドーム地域でのアイスコア掘削（左）と掘削されたアイスコア（右）図 3 グリーンランド南東ドーム地域の地点（左）と掘削キャンプ（右）6/7図 4 グリーンランド南東ドームアイスコアから復元された北極⼤気 NO3-，SO42-フラックス（⿊）と，後⽅流跡線解析と各地域からの排出量を加味して予測された南東ドームにおける NOx, SOx の変動割合（⾚）の⽐較

【⽤語解説】＊1 硝酸エアロゾル … 硝酸イオン（NO3−）のように酸化窒素の形で存在する窒素が，⼤気中に微粒⼦として浮遊している状態のこと。⼤気中で⽣成した硝酸は⾬等により⼤気圏から取り去られ，海洋や森林などの⽣物圏に再び沈着される。
＊2 フラックス … 流束（単位時間単位⾯積あたりに流れる量）のこと。
＊3 NOx … 窒素の酸化物の総称で，⼀酸化窒素，⼆酸化窒素，⼀酸化⼆窒素，三酸化⼆窒素，五酸化⼆窒素などが含まれる。NOx は⼯場の煙や⾃動⾞排気ガスなどから⼈為的に排出され，気管⽀炎，酸性⾬，PM2.5，流域の富栄養化など，⼈間活動や環境に悪影響を与えている。窒素分⼦そのものは，⼤気中に最も多く含まれる気体である。
＊4 SOx … 硫⻩の酸化物の総称で，⼀酸化硫⻩，三酸化⼆硫⻩，⼆酸化硫⻩，三酸化硫⻩，七酸化⼆硫⻩，四酸化硫⻩などがある。⽯油や⽯炭などの化⽯燃料を燃焼するとき，あるいは⻩鉄鉱や⻩銅鉱のような硫化物鉱物を加熱するときに排出される。

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