交替劇
ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証的研究"Replacement of Neanderthals by Modern Humans: Testing Evolutionary Models of Learning"2010 年度 研究項目 B02 研究報告書
B02 Research Report 2010

文部科学省科学研究費補助金（新学術領域研究）2010-2014*UDQWLQ$LGIRU6FLHQWL¿F5HVHDUFKRQ,QRYDWLYH$UHDUV

文部科学省科学研究費補助金（新学術領域研究）
「交替劇」（ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証的研究）（領域番号 ）研究項目 %「旧人・新人時空間分布と気候変動の関連性の分析」
 年度 報告書 年 3 月 15 日 発行
［編集・発行］
研究項目 % 班 研究代表者〒 

米田 穣

千葉県柏市柏の葉 

東京大学 新領域創成科学研究科
Tel.  
［印刷・製本］株式会社 ブレインズ・ネットワーク〒 

東京都新宿区山吹町 347 番地 藤和江戸川橋ビル  階7HO  
*UDQWLQ$LGIRU6FLHQWL¿F5HVHDUFKRQ,QRYDWLYH$UHDUV
5HSODFHPHQWRI1HDQGHUWKDOVE\0RGHUQ+XPDQV7HVWLQJ(YROXWLRQDU\0RGHOVRI/HDUQLQJ
$UHD1XPEHU
5HVHDUFK7HDP%5HFRQVWUXFWLQJWKH'LVWULEXWLRQRI1HDQGHUWKDOVDQGPRGHUQKXPDQVLQ7LPHDQG6SDFHLQ5HODWLRQWR3DVW&OLPDWH&KDQJH
5HVHDUFK5HSRUW
&RS\ULJKW*UDGXDWH6FKRRORI)URQWLHU6FLHQFHVWKH8QLYHUVLW\RI7RN\R.DVKLZDQRKD.DVKLZD&KLED-$3$1
7HO 5HVHDUFK/HDGHU0LQRUX<21('$

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

目

次

研究組織

iii

研究報告
旧人・新人分布域の年代学的検討と行動復元の試み

1

米田 穣，マーク C. ディアブ（東京大学 新領域創成科学研究科）

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

8

小口 高（東京大学 空間情報研究センター），近藤 康久（東京工業大学 情報理工学研究科）

西部北大西洋における古海洋環境とネアンデルタール絶滅

18

ステファン P. オブラクタ，横山 祐典（東京大学 大気海洋研究所）

最終氷期 - 間氷期サイクルの気候モデリング34

陳 永利，阿部 彩子（東京大学 大気海洋研究所）

班会議
第 1 回班会議

42

第 2 回班会議

42

第 3 回班会議

43

第 4 回班会議

44

一般公開セミナー

45

研究業績

46
i

Table of Contents

Member Listiii

Research Reports
Chronological reevaluation and behavioral reconstruction of Neanderthals and Anatomically
Modern Humans.

1

Minoru YONEDA, Mark C. DIAB (Graduate School of Frontier Science, the University of Tokyo)

Distribution of archaeological and paleoenvironmental information using WebGIS.

8

Takashi OGUCHI (Center for Spatial Information Science, the University of Tokyo),
Yasuhisa KONDO (Graduate School of Information Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology)

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction.

18

Stephen P. OBROCHTA, Yusuke YOKOYAMA (Atmosphere and Ocean Research Institute, the University of Tokyo)

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle.

34

Wing-Li CHAN, Ayako ABE-OUCHI (Atmosphere and Ocean Research Institute, the University of Tokyo)

Meetingii

the 1st Team Meeting42

the 2nd Team Meeting42

the 3rd Team Meeting43

the 4th Team Meeting

44

Seminar45

Publications

46

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

研究組織

研究代表者
米田 穣

東京大学大学院 新領域創成科学研究科

准教授

研究分担者
阿部 彩子

東京大学 大気海洋研究所

准教授

小口 高

東京大学 空間情報研究センター

教授

横山 祐典

東京大学 大気海洋研究所

准教授

森 洋久

国際日本文化研究センター

准教授

丸川 雄三

国立情報科学研究所

特任研究員

連携研究者
川端 穂高

東京大学 大気海洋研究所

マーク・ディアブ

教授

東京大学大学院 新領域創成科学研究科 博士後期課程

研究協力者
陳 永利

東京大学 大気海洋研究所

特任研究員

近藤 康久

東京大学 空間情報研究センター

特任研究員

海外共同研究者
BOU KHEIR, Rania

レバノン大学 GIS 研究所 ( レバノン )EAST, M. Tezer

オーストラリア国立大学 ( オーストラリア )KAGEYAMA, Masa

気候環境学研究所 ( フランス )RAMSTEIN, Gilles

気候環境学研究所 ( フランス )iii

Member List

Team Reader
YONEDA, Minoru

Associate Professor

Graduate School of Frontier Science, The University of Tokyo

Co-investigators
ABE-OUCHI, Ayako

Associate Professor

Atmosphere and Ocean Research Institute, The University of Tokyo
OGUCHI, Takashi

Professor

Center for Spatial Information Science, The University of Tokyo
YOKOYAMA, Yusuke

Associate Professor

Atmosphere and Ocean Research Institute, The University of Tokyo
MORI, Hirohisa

Associate Professor

International Research Center for Japanese Studies
MARUKAWA, Yuzo

Project Researcher

National Institute of Informatics

Collaborating Investigators
KAWAHATA, Hodaka

Professor

Atmosphere and Ocean Research Institute, The University of Tokyo
DIAB, Mark

Graduate student

Graduate School of Frontier Science, The University of Tokyo

Collaborators
CHAN, Wing-Li

Project Researcher

Atmosphere and Ocean Research Institute, The University of Tokyo
KONDO, Yasuhisa

Project Researcher

Center for Spatial Information Science, The University of Tokyo

iv

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Overseas Collaborators
BOU KHEIR, Rania

Professor

Lebanese University (Lebanon)
ESAT , Tezer

PhD

Australian National University (Australia)
KAGEYAMA, Masa

PhD

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (France)
RAMSTEIN, Gilles

PhD

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (France)v

vi

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

旧人・新人分布域の年代学的検討と行動復元の試み

米田 穣，マーク・ディアブ
東京大学 新領域創成科学研究科

ネアンデルタール（旧人）およびホモ・サピエンス（新人）における学習能力の進化と古気候・古
環境変動の関係性を明らかにすることを目標に，我々は両者の生存した地域と時間をより高精度に評価するための研究に着手した。また，ひとつの定点に着目し，ネアンデルタールやホモ・サピエンスの行動の時間的変化と，古気候・古環境変動との関連を明らかにすることを目標に，シリア共和国デデリエ洞窟出土動物骨の動物考古学および同位体生態学的な分析を行っている。これら 2 つのアプローチを組み合わせることで，氷期の不安定な気候環境のなかで，ネアンデルタールとホモ・サピエンスが種全体としてどのように振る舞ったのか，また集団・個体としてどのように行動したのかを知ることができる。

旧人・新人を巡る年代学の進展
ネアンデルタールとホモ・サピエンスの交替劇に関して，欧州では後期旧石器文化の拡散とネアン
デルタールの絶滅に着目した遺跡年代の見直しや（e.g., Mellars 2006），詳細な古気候・古生態環境の復元が行われている（van Angel & Davis 2003; Finlayson 2004）。しかし，他の地域では理化学年代に関するデー
タ集成が必ずしも十分ではない。本研究では，データ集成が不十分なアフリカ・西アジア一帯に特に留意
して，交替劇はどこで，いつ，どのような経過をたどって進行したかを復元するための理化学年代を網羅的に収集し GIS を用いてデータベース化することで，遺跡の時空分布の詳細重層図を作成することを目標のひとつとしている。
これまでにも，ネアンデルタールの絶滅と後期旧石器の拡散については，理化学年代の集成が考古学者によってなされている（e.g., Bar-Yosef 2002）。しかし，これらの総説では，近年の年代測定における技術的な進展を評価に加えておらず，年代学的観点から信頼性に疑義のある年代が含まれている危険性がある。そこで本研究では，アフリカおよびユーラシア西半の地域について，ネアンデルタールとホモ・サピエンスの遺跡について報告されている様々な理化学年代を，その試料選択・前処理方法・測定方法・続成作用（汚染）評価方法・データ解析などについて，その妥当性・信頼性を点検・評価し，GIS を用いてデータベース化することで旧人・新人の分布変動を詳細に復元する（図 1）。
これまでにも，ネアンデルタール人と現生人類（ホモ・サピエンス）の交替劇に関する研究において，年代測定技術の進歩は大きな役割を果たしてきた。著名な事例としては，1980 年代に新たに考案された熱ルミネッセンス法（TL）や電子スピン共鳴法（ESR）によって，西アジアに住む解剖学的現代人

1

研究報告

旧人・新人分布域の年代学的検討と行動復元の試み

が考古学的な予想に反して，ネアンデルタール人よりも古い段階で西アジアに進出していたことを明らかにした研究があげられる（Valladas et al. 1987, 1988）。
近年の欧州における現代人の出現とネアンデルタール人の消滅に関する研究においても，年代測定法の技術的発展は極めて重要である。加速器質量分析法（AMS）が広く用いられるようになった 1980 年
代以降，数多くの遺跡で放射性炭素を用いた年代値が報告された。その結果，両者は欧州のいくつかの地
域を中心に相当の期間にわたって共存したと考えられてきた（Hublin et al. 1995; Smith et al. 1999）。しかし，同じ遺跡でネアンデルタール人と現生人類が同時代の地層から出土した事例は報告されておらず，両者の同時代性は各々の遺跡で示された年代値によるところが大きい。とくに，異なる物質文化を有していた可能性がある異種間で，居住年代を比較する場合には，文化編年に頼ることが困難であり，理化学年代が非常に重要な証拠となる。
近年，さらに厳密な化学処理法がいく
つか提案され，放射性炭素年代では測定下限に近い交替劇に関する年代についても，再検討が進められている。例えば，人骨や動物骨の試料では，残存するタンパク質コラーゲンを精製・抽出して，グラファイト化してから
放射性炭素年代測定に供する。コラーゲンの抽出法は 1960 年代に考案されたアルカリ処理とゼラチン化を組み合わせた方法が有効である と さ れ て き た（Longin 1971）。 こ れ は， 土壌から浸潤してきた有機物のうち主要な成分（フミン酸とフルボ酸）がアルカリ成分に溶けやすく，またコラーゲンが約 60ºC で熱変性して水に可溶化することを利用した方法である。
しかし，土壌有機物に含まれるアルカリ不要
成分（ヒューミン）が残存する可能性がある
こと，コラーゲン鎖と結合したフミン酸が容易に除去できないという問題があった。そこ
で，Bronk Ramsey ら（2004）は，抽出したゼ
ラチンをさらに分子量でふるい分けする限外ろ過法を骨試料の前処理に導入した。その結果，終末期のネアンデルタールと初期クロマ
ニオンの年代として報告されていた年代のいくつかが古いことが明らかになり，交替劇の詳細を再検討することが必要であることが示されている（Mellars 2006）。このように，同じ骨試料を扱っている場合でも，前処理方法によってその年代の信頼性には相違がある。

2

図 1. トナカイ洞窟における放射性炭素年代（較正）と層序の関係（Higham et al. 2010, Fig. 2 を改変）
Figure 1. Evaluation of calibrated radiocarbon dates reported from
Grotte de Renne in its stratigraphic context (adopted from
Higham et al. 2010).

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

骨資料の評価基準の検討
新しい前処理方法の応用と，統計学的なデータ解析を行った年代学的研究の一例として，フランスの Arcy-sur-Cure にあるトナカイ洞窟（Grotte de Renne）の研究をあげることができる（Higham et al.
2010）。ネアンデルタールが象徴をあつかう能力を有していた有力な証拠としてしばしばあげられる，骨や歯でできた装飾品が出土したシャテルペロン文化層の年代について，著者らは人為的な加工や破壊の跡があきらかな骨資料について新たに 31 点の放射性炭素年代を加速器質量分析法（AMS）で測定している。
また前処理方法として，広く行われているゼラチン化に加えて，限外ろ過法を応用している。そうして得られたコラーゲンは生体に由来すると期待されるが，土壌有機物からの汚染を受けている可能性は否定できない。そこで，コラーゲンの品質を検討するために炭素・窒素のモル比（C/N 比），コラーゲン回収量，コラーゲンにおける炭素含有率，炭素安定同位体比（į C）を評価の基準とし，一定の基準を満たさなかっ13

たものについては，信頼性が低いデータとして解釈にあたって，考慮することとしている。
さらに，本研究では各資料の放射性炭素年代と，出土位置の層序学的な対応関係を検討することを目的に各層から多数の資料を採取し，得られた年代について解析ソフト OxCAL に実装されているベイズ統計的検定法を用いて（Bronk Ramsey 1998, 2009），データの整合性について検討している。その結果，装飾品を産出したシャテルペロン層で得られた放射性炭素年代のうち 3 分の 1 以上が上層または下層からの混入である可能性が示唆された（図 1）。トナカイ洞窟以外で「装飾品」を伴っている遺跡は，層序や年代について未報告の Quincay 洞窟のみである。
本研究は，ネアンデルタール人の認知能力について重要な証拠のひとつである，シャテルペロン文
化に帰属すると考えられた装飾品の絶対年代に疑問を呈する重要な研究であるが，放射性炭素年代のコントロールをどのように行うべきかという方向を明確に示している点でも重要である。放射性炭素年代は次の観点から慎重に検討されねばならない：（1）測定法が AMS であるか，大量の資料を必要とする ȕ 線計
測法であるか，（2）測定に用いた資料にはどのような資料が含まれているのか，（3）骨の前処理はどのような方法を用いたか，（4）抽出されたコラーゲンの品質はどのように評価されているか，（5）得られた年
代は層序的関係からみて信頼性が高いものか。同様の観点が，本研究における理化学年代の集成にも求められることになる。
2010 年度は，現代的な行動の考古学的証拠を中心に理化学年代データの文献調査を開始した。特に，
欧州を中心に先行研究がある約 6 〜 3 万年前の時期を対象に，西アジア・欧州地域を中心に調査を行った。
とくに，近年報告が増加している，現代的行動に関する年代データに留意しながら文献調査を行っている。
また，次年度以降にアフリカおよびユーラシア西半全域に調査域を拡大するにあたって使用する，年代
データ評価基準を確立することを目指している。骨資料については，上述した Higham et al.（2010）を参照して基準を設定した。一方，多くの遺跡で層序の年代決定に用いられている木炭資料について，品質を評価するための明確な方法がない。来年度，いくつかの鍵となる遺跡で，層序的な整合性などを検討する
ことで，その信頼性を評価する方法を開発する必要がある。

3

研究報告

旧人・新人分布域の年代学的検討と行動復元の試み

図 2. レジリレンス理論における「パナーキー」の概念図
Figure 2. The circulation of “panarchy” in the resilience theory.

動物考古学と同位体分析を用いたネアンデルタールの行動復元
一方，レバント地方北部に生息したネアンデルタールが不安定な氷期の環境のなかでどのような行動を変化させることができたのかを，長期間にわたって連続的な堆積を示しているデデリエ洞窟 ( シリア共和国 ) の資料から復元する試みを開始した。ネアンデルタールは，数十万年間の不安定な環境のなかで生き抜いてきた。しかし，彼らの絶滅については多くの研究が行われているのに対し，ネアンデルタール
がヨーロッパとレバント地方において長期間にわたり拡散・生息することを可能とした，生態学的・社会的レジリエンス ( 回復性 ) についてはほとんど議論されていない。
もともとレジリエンスという概念は，生態系の変化・進化を説明しようとする概念であり，Holling(1973) によって最初に提唱された。この理論では小さな変化から大きな大規模な崩壊を引き起こし，再び新しい安定な時期に至るという枠組みが描かれる。この循環を「パナーキー」と呼ぶ ( 図 2) 。このパナー
キー論に基づいて考えると，生態学的・社会的なストレスに対してネアンデルタールは技術的・社会的・生業的な可塑性をもつ，変化の早い適応システムを持つことができず，再編成期に新たな食料を開拓した
り，新しい適応戦略を生み出すことができなかったりしたと考えられる。一方で，ホモ・サピエンスは多様な食物を利用することが可能であったため，新しい適応戦略を再編することが可能であった。また，集団レベルで考えると，レジリエンス論は生産性の高い生息地と生産性の低い生息地の間における，集団間の関係や産地と消費地のダイナミクスに関連しても理解することが可能である。このアプローチは，シリ
ア共和国デデリエ洞窟から得られた動物考古学的なデータを用いて，ネアンデルタールの土地利用について説明するために有向な視座を与えてくれる。
これまでに得られた予備的結果によれば，デデリエ洞窟の重要な動物種 ( ヤギ，ガゼル，アカシカ )の年齢構成は，南レバントやコーカサス地域の遺跡と類似しており (Adler et al. 2008) ，ネアンデルタール
が優秀なハンターであり，季節的に周遊する獲物にあわせて土地利用のスケジュールを持っていた可能性を示唆する。また，歯エナメル質におけるストロンチウム同位体は季節的な移動の指標として，酸素同位体比は季節的な降水・気温の季節的変動について良好な指標となる可能性が示唆された。

4

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

引用文献
Adler, D.S., O. Bar-Yosef, A. Belfer-Cohen, N. Tushabramishvili, E. Boaretto, M. Mercier, H. Valladas and W.J. Rink
(2008). Dating the demise: Neanderthal extinction and the establishment of modern humans in the southern
Coucasus. Journal of Human Evolution, 55: 817-833.
Bar-Yosef, O. (2002). The Upper Paleolithic revolution. Annual Review of Anthropology, 31: 363-3930.
Bronk Ramsey, C. (1998). Probability and dating. Radiocarbon, 40: 461-474.
Bronk Ramsey, C. (2009). Dealing with outliers and offsets in radiocarbon dating. Radiocarbon, 51: 1023-1045.
Bronk Ramsey, C., T. Higham, A. Bowles and R. Hedges (2004). Improvements to the pretreatment of bone at Oxford.
Radiocarbon, 46: 155-163.
Higham, T., R. Jacobi, M. Julien, F. David, L. Basell, R. Wood, W. Davies and C. Bronk Ramsey (2010). Chronology of
the Grotte de Renne (France) and implications for the context of ornaments and human remains within the
Chatelperonian. Proceedings of National Academy of Sciences of U.S.A., 107: 20234-20239.
Holling, C.S. (1973). Resilience and stability of ecological systems. Annual Review of Ecology and Systematics, 4: 1-23.
Hublin, J.J., C.B. Ruiz, P.M. Lara, M. Fontugne and J.L. Reyss (1995). The Mousterian site of Zafarraya (Andalusia,
Spain) - dating and implications on the Paleolithic peopling processes of Western-Europe. Comptes Rendus
De L Academie Des Sciences Serie II Fascicule a- Sciences De La Terre Et Des Planetes, 321: 931-937.
Longin, R. (1971). New method of collagen extraction for radiocarbon dating. Nature, 230: 241-242.
Mellars, P. (2006). A new radiocarbon revolution and the dispersal of modern humans in Eurasia. Nature, 439: 931-935.
Smith, F.H., E. Trinkaus, P.B. Pettitt, I. Karavanic and M. Paunovic (1999). Direct radiocarbon dates for Vindija G(1)and Velika Pecina Late Pleistocene hominid remains. Proceedings of the National Academy of Sciences of theUnited States of America, 96: 12281-12286.
Valladas, H., J.L. Joron, G. Valladas, B. Arensburg, O. Bar-Yosef, A. Belfer-Cohen, P. Goldberg, H. Laville, L. Meignen, Y.
Rak, E. Techrnov, A.M. Tillier and B. Vandermeersch (1987). Thermoluminescence dates for the Neanderthal
Burial site at Kebara in Israel. Nature, 330: 159-160.
Valladas, H., J.-L. Reyss, J.-L. Joron, G. Valladas, O. Bar-Yosef and B. Vandermersch (1988). Thermoluminescence datingof Mousterian Proto-Cro-Magnon remains from Israel and the origin of modern man. Nature, 331: 614-616.

5

研究報告

旧人・新人分布域の年代学的検討と行動復元の試み

Chronological reevaluation and behavioral reconstruction of Neanderthals andAnatomically Modern Humans.

Minoru YONEDA and Mark C. DIAB
Graduate School of Frontier Science, the University of Tokyo

The goal of our research project is to reveal the relationship between the cognitive evolution of
Neanderthal and Anatomically Modern Humans (AMH) in light of palaeoclimate and palaeoenvironmental
changes. For this purpose we are archiving the radiometric data for quality-controlled materials, methods, andanalyses. At the same moment, we are analyzing a series of faunal remains, excavated from the Dederiyeh
cave for a study using zooarchaeology and isotope ecology. The former will show the response of each humanas a species and the latter will show the actual response by a population and individuals against past climatechanges.

Chronological Studies on Neanderthal and AMH
The progress of dating techniques has played an important role in the course of researches on thereplacement of Neanderthal by AMH. It is an obvious example that the newly developed thermo-luminescence(TL) and Electron Spin Resonance (ESR) results revealed the much older ages on Anatomically Modern
Humans from the West Asia than those of Neanderthal from the same region (Valladas et al. 1987, 1988). For
more recent studies on the emergency of modern human and the disappearance of Neanderthal in Europe,
the dating techniques have been quite important as well. Since late 1980s, the accelerator mass spectrometry$06 KDVEHHQDSSOLHGWRUDGLRFDUERQGDWLQJDQGSURGXFHGEXQFKRIDEVROXWHDJHGDWDLQGLFDWLQJDVLJQL¿FDQW
FRH[LVWHQFHRIERWKKXPDQVLQOLPLWHGUHJLRQVIRUDVLJQL¿FDQWSHULRG +XEOLQHWDO6PLWKHWDO Although no archaeological layer has produced both species simultaneously so far, the coexistence of these
species solely on the chronological data of radiometric methods including radiocarbon. Furthermore, newrecent results using newly developed chemical treatments suggested the some Chatelperronian layers which
produced Neanderthal skeleton and some symbolic ornaments may be disturbed seriously.
Additionally, some technical progresses on chemical pretreatments improve the age determination ofthis evolutionary event. For example, pretreatment of bone materials have improved from the traditional “theJHODWLQDWLRQPHWKRG´SURSRVHGE\/RQJLQ WRDFRPELQDWLRQRIJHODWLQDWLRQDQGXOWUD¿OWUDWLRQZKLFKFDQ
remove soil organic matters with small molecular weights (Bronk Ramsey et al. 2004). Some new data applied
XOWUD¿OWUDWLRQWHFKQLTXHSURGXFHGFRQWURYHUVLDOUHVXOWV 0HOODUV 7KHTXDOLW\FRQWURORIFKURQRORJLFDOGDWD
is also required for more detailed discussions.

6研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

4XDOLÀFDWLRQRI5DGLRFDUERQ'DWHVRQ%RQH0DWHULDOVThe recent case study on the Grotte de Penne at Arcy-sur-Cure, France, is a striking example which
VKRZHGWKHLPSRUWDQFHRIUHDVRQDEOHTXDOL¿FDWLRQRIUDGLRFDUERQDJHV +LJKDPHWDO 7KLVFDYHVLWHLVYHU\IDPRXVZLWKVLJQL¿FDQWDSSHDUDQFHRISHUVRQDORUQDPHQWVDQGWKHXVDJHRIVLPEROVLQWKHOD\HUVOD\HUV
assigned to the Chatelperronian industry which had been produced by Neanderthals, indicating an obvious
HYLGHQFHRIWKHLUGHYHORSHGFRJQLWLRQ+LJKDPHWDO  UHSRUWHGPRUHUDGLRFDUERQUHVXOWVRQDUWL¿FLDOO\PRGL¿HGERQHPDWHULDOVZLWKYHU\VWULFWFULWHULDRQWKHPHDVXUHGRUJDQLFPDWWHUVFRKHUHQFHRIUDGLRFDUERQ
ages in stratigraphic order. This approach showed one third of results might be outliers from statistical point of
YLHZ %URQN5DPVH\ LQGLFDWLQJVLJQL¿FDQWGLVWXUEDQFHZLWK&KDWHOSHURQLDQOD\HUV:HEHOLHYHWKLV
approach is also fruitful to make a reliable dataset on the distribution of both human species.

=RRDUFKDHRORJ\DQG,VRWRSH(FRORJ\IRUWKH5HFRQVWUXFWLRQRI+XPDQ%HKDYLRU
Despite decades of focused investigation the question of why Neandethals became extinct still remains.
2QHH[SODQDWLRQPD\FRPHIURPDERG\RIFRQFHSWVGH¿QHGZLWKLQVRFLRHFRORJLFDO³UHVLOLHQFHWKHRU\´WKDWDWWHPSWVWRH[SODLQFKDQJHVLQDGDSWLYHV\VWHPVWKDWDUHµWUDQVIRUPLQJ¶5HVLOLHQFHWKHRU\DV¿UVWHVSRXVHG
by Holling (1973), is based on an adaptive cycle nested in a space-time hierarchy involving stabilizing anddestabilizing effects that can cause small-scale transformations to explode into larger-sale crises, followed byreorganization and new stable states; this general framework is called “panarchy”.
In other words, unlike anatomically modern humans, in times of socio-ecological stress, someNeanderthal groups lacked technological, social, and subsistence flexibility in a rapidly changing adaptive
system and were incapable of reorganization strategies (i.e. expanding diet breadth). On a population scale,resilience theory can be linked to metapopulation biology and source-sink dynamics that deal with groupingsof populations separated by regions of rich biota (sources) and poor biotic diversity (sinks). This combinationof theory allows for a strong inferential explanation of Neanderthal land-use dynamics and changes based onzooarchaeological data extracted from the Dederiyeh Cave, Syria, which produced a series of Neanderthal
remains.
$JHSUR¿OHVRINH\SUH\VSHFLHV ZLOGJRDWJD]HOOHDQGUHGGHHU IURPWKH'HGHUL\HK&DYHDUHVLPLODUWR
sites in the southern Levant and the Caucasus region (Adler et al. 2008), supporting the view that Neanderthals
ZHUHFDSDEOHKXQWHUVDQGSUR¿FLHQWDWRUJDQL]LQJWKHLUODQGXVHVFKHGXOHVEDVHGRQWKHVHDVRQDOSURFXUHPHQW
of key herbivore resources. Preliminary isotopic analyses shows that strontium and oxygen isotopes are quite
useful to reconstruct the change in precipitation and temperature and the seasonal migration patterns of ancientanimals, respectively.

7

研究報告

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

（1）

小口 高

（2）

，近藤 康久（1）

東京大学 空間情報科学研究センター（2）

東京工業大学 情報理工学研究科

1. はじめに
WebGIS は，ウェブ ･ ブラウザを用いて操作可能な動的な地図をインターネットを通じて提供するシステムである。縮尺，表示範囲，および表示内容が可変の地図画像とともに，地図上の地点に関するテ
キスト情報や写真を提供可能である。WebGIS は，企業や官庁の情報発信などに広く活用されているが，学術的用途にも利用可能である。本稿では，最初に WebGIS の歴史的発展の経緯を述べる。次に，日本の地形・地質情報と世界の古環境情報を発信するために過去に構築された WebGIS の事例を紹介する。最後に，科研費・新学術領域研究「ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相」との関連で構築されつつある WebGIS を紹介する。

2. WebGIS の歴史
1990 年代にインターネットが急速に普及した。当初は電子メールや Gopher を用いたテキスト・ベー
スの情報交換が主体であったが，ウェブ・ブラウザと html 言語の開発により，画像情報を多数の人が容易に閲覧できるようになった。その結果，印刷をせずに地図を広く公開することが可能となった。その後，Java 言語の開発などを通じて動的なウェブ・ページが作成されると，ウェブ・ブラウザ上で縮尺や表示位置を自由に変えながら地図を閲覧することが可能となった（Plewe 1997）。この種のウェブ・ページを提供するシステムはインターネット・マップ・サーバー（IMS）と呼ばれており（Harder 1998），地点の探索や，地点と周辺との位置関係の把握に有用である。地点の属性情報も同時に提供できるため，官庁や民間企業の情報発信にも用いられている（Peterson 2003）。
当初は，情報科学・工学の素養を持つ人が自前でソフトウエアを整備して IMS を構築する必要があった。しかし，1990 年代後半になると，ESRI 社などの主要な GIS ベンダーが GIS とリンクした IMS のエ
ンジンを販売し始めた。その結果，多数の人が WebGIS を公開可能になった。ネアンデルタールとホモ・サピエンスの交替劇に関して，欧州では後期旧石器文化の拡散とネアンデルタールの絶滅に着目した遺跡年代の見直しや（e.g. Mellars 2006），詳細な古気候・古生態環境の復元が行われている（van Angel andDavis 2003; Finlayson 2004）。しかし，他の地域では理化学年代に関するデータ集成が必ずしも十分ではな

8

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

い。本研究では，データ集成が不十分なアフリカ・西アジア一帯に特に留意して，交替劇はどこで，いつ，どのような経過をたどって進行したかを復元するための理化学年代を網羅的に収集し GIS を用いてデー
タベース化することで，遺跡の時空分布の詳細重層図を作成することを目標のひとつとしている。

3. 日本の地形・地質情報を提供する WebGIS
小 口（2000）， 小 口 ほ か（2000），Oguchi et al.（2000，2001） は， 日 本 の 地 形・ 地 質 情 報 を 地 図と共に提供する WebGIS を構築した。この際には ESRI 社の ArcView IMS をエンジンとして利用した。
ArcView IMS は，Windows 上で稼働する GIS ソフトウエア ArcView 3.x 上で稼働する拡張機能（extension）である。公開した情報は，扇状地の基本情報（斉藤 1988），テフラ等の第四紀堆積物の露頭情報（第四紀
露頭集編集委員会編 1996），文献等から収集した河川堆積物に関する情報，および何人かの研究者が撮影した地形の景観写真である。また，基本的な地図情報として標高，道路網，鉄道網，主要都市を表示可能とした。また，日本の地形・地質に興味を持つ外国人への情報提供を可能とするために，全ての情報を英語で記述した。
ウェブ・ページのレイアウトは，ArcView IMS のデフォルトをほぼそのまま用いている（図 1 〜 2）。
これは，作成者の重点がウェブのデザインよりも提供する内容（コンテンツ）にあったことを反映している。ただし，内容に関する解説や景観写真を別のウインドウに表示するといった目的のために（図 3 〜 4），
多少のカスタマイズを要した。

4. 世界の古環境情報を提供する WebGIS
Oguchi et al.（2002, 2003）は，世界の古環境情報に関する WebGIS を構築した。主に論文として公表された研究について，対象地域の位置，古環境復元のために使用した地形や地質の情報，復元の対象となった年代・時期，論文の著者，雑誌名，掲載巻などの情報を閲覧可能とした。コンテンツは古環境に関する国際的な学術雑誌に 1990 年代中期〜 2002 年に掲載された論文から主に収集された。対象
誌 は Boreas，Catena，Geomorphology，Holocene，Journal of Quaternary Science，Quaternary International，
Quaternary Research，Quaternary Science Reviews などである。基本的な構成や使用言語は上記の日本の事例と同様であり（図 5 〜 6），写真を掲載していないため，構成はより単純である。この WebGIS の構築
時には，すでにオンライン・ジャーナルが普及していたとはいえ，約 6 千ヶ所に関する情報の収集は労力を要した。特に，論文中に掲載された地点の位置座標の決定に時間を要することが多かった。

5. 公開後の経緯と今後の予定
上記の WebGIS は，地形・地質を含む古環境情報に興味を持つ人への情報提供，特に研究の初期段階における基本情報の収集を支援することを重視していた。日本の地形・地質情報に関する WebGIS は，
トップページに対して年 2000 〜 3000 件のアクセスがあった。また，掲載されている地形写真について，

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研究報告

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WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

図 1. 日本の地形・地質情報 WebGIS の初期画面
Figure 1. Initial page of WebGIS to serve geomorphological andgeological information for Japan.

図 2. 関東地方の拡大図と露頭情報の表示
Figure 2. Map of Kanto and display of outcrop information.

図 3. 露頭情報のコードを解説したページの表
Figure 3. Page explaining codes used for describing outcrops.

図 4. 地形写真の表示例
Figure 4. Example of landform photographs.

図 5. 世界の古環境情報 WebGIS の初期画面
Figure 5. Initial page of WebGIS to serve paleoenvironmental
information for the world.

図 6. 英国付近の拡大図と古環境情報の表示
Figure 6. Map around England and display of paleoenvironemtnal
information.

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

高校の教員から転載利用の希望が寄せられた。したがって，教育への貢献という点も含め，このシステムは有意義であったと思われる。
一方，世界の古環境に関する WebGIS へのアクセスは少なかった。この WebGIS は国際的な出版社である John Wiley & Sons からの書籍で紹介されたが（Oguchi et al. 2003），
そのインパクトは限られていた。
この理由として，2003 年以降に出版された論文の情報が追加されなかったために，反復的な利用が進まなかったことが挙げられる。この種のデータ収集には膨大な労力が必要であり，資金面でのサポートも不可欠である。現状ではコンテンツの新たな拡充の目処は立っていないが，長期的にはデータを増強し，利用に貢献したいと考えている。

6. 「交替劇」プロジェクトにおける WebGIS と考古・古環境情報の統合
科研費・新学術領域研究「ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相」の B02 班では，年代学・気候学・地形学・情報工学の研究分担者による学際共同研究を迅速かつ円滑に推進するために，サーバ型 GIS「NEANGIS」と遺跡年代値データベース「NEANDAT」，バックアップディスク「NEANBAK」からなる研究成果統合・共有システム（図 7）を構築した。これらのサーバは東京大学空間情報科学研究センター（CSIS）に設置した。「NEANDAT」に関する報告は次稿にゆずり，ここでは「NEANGIS」の機能と役割を紹介する。「NEANGIS」は，Windows Server 2008 Enterprise 上で稼働する ESRI ArcGIS Server 9.3.1とマップデータ作成用の ArcGIS Desktop 9.3.1 から構成される。さらに，Desktop GARP という，遺伝的ア
ルゴリズム（Stockwell 1999）に基づいて既知の遺跡分布と地形・気候データから未知の遺跡分布を予測する生態文化ニッチモデリング（eco-cultural niche modeling; Banks et al. 2007, 2008）のツールも搭載した。
今後，Google Earth のテクノロジを用いて自前の地理空間情報を提供する Google Earth Server も導入する予定である。

図 7. 交替劇 B02 班 GIS・データベースサーバシステムの構成（左）とネットワーク概念図（右）Figure 7. System components and the network model of the WebGIS and database server system provided by the study group B02
of the Koutaigeki project.

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研究報告

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

図 8. ArcGIS Server 9.3.1 ベースの WebGIS における遺跡属性検索の例．左：ネアンデルタール人の石器製作伝統「ムステリアン」の存在が確認されている遺跡．右：一時的寒冷期ハインリッヒ・イベント 4（40.2–38.6 kyr）に該当する年代測定値をもつ遺跡
Figure 8. Two examples of attribute retrieval using the NEANGIS WebGIS system based on ArcGIS Server 9.3.1. Left: Neanderthal sites
evidenced by Mousterian lithic industry. Right: Sites with records of the paleoenvironment during the Heinrich Event 4 (40.2–38.6
kyr). Data source: Stage 3 Project – http://www.esc.cam.ac.uk/research/research-groups/oistage3「NEANGIS」で稼働する ArcGIS Server は，GIS データおよびマップの公開を主たる機能とする点において旧来の ArcIMS と同様であり，ユーザがインターネットブラウザ ( 厳密にいえば HTTP プロトコル )を介してデータを編集・追加することは可能であるが制約が多い。そのため，研究分担者が各専門領域の研究を進める際には，ArcGIS Desktop を用いて「NEANGIS」に認証アクセスすることになる。たとえば，
行政界・河川図・標高モデル・地質図・植生図など各分野共通の背景地図データをダウンロードし，それに自前の地理空間データをオーバーレイして分析を進め，さらに「NEANGIS」にアップロードしてメンバー間で共有するという活用法が考えられる。また，研究成果を班内で取りまとめ，さらに他班と恊働してプ
ロジェクト全体で成果を評価・議論する段階では，ArcGIS Server または Google Earth Server を活用し，プ
ロジェクトメンバー限定の WebGIS マップを提供する予定である。とりわけ，A01 班の遺跡データと B02
班の年代測定値・古気候・古地理データを重ね合わせることによって（図 8），旧人・新人交替劇の真相に関する学際的な新知見が得られるであろう。

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

引用文献
小口 高（2000）．地理情報とインターネット GIS．歴史と地理．No.533: 15-22.
小口 高・斉藤 享治・原 美登里・門村 浩・林 舟（2000）．扇状地データベース−インターネット・マップ・サー
バーによる地理情報の提供−．地理雑誌．109: 120-125.
斉藤 享治（1988）．日本の扇状地．古今書院．
第四紀露頭集編集委員会（編）（1996）．第四紀露頭集−日本のテフラ．日本第四紀学会．
Banks, W.E., F. d’Errico, A.T. Peterson, M. Vanhaeren, M. Kageyama, P. Sepulchre, G. Ramstein, A. Jost and D. Lunt
(2007). Human ecological niches and ranges during the LGM in Europe derived from an application of ecocultural niche modeling. Journal of Archaeological Science, 35: 481-491.
Banks, W.E., F. d’Errico, A.T. Peterson, M. Kageyama, A. Sima and M.-F. Sanchez-Goni (2008). Neanderthal extinction
by competitive exclusion. PLoS ONE, 3(12): e3972.
Harder C. (1998). Serving Maps on the Internet: Geographical Information on the World Wide Web, ESRI Press,
Redlands.
Oguchi, T., K. Katsube, K. Saito and H. Kadomura (2000). Presenting information about fluvial geomorphology andpaleohydrology using an Internet map server. Abstracts, Fourth International Meeting on Global Continental
Palaeohydrology GLOCOPH 2000, Moscow, Russia, 113-115.
Oguchi, T. and K. Saito, H. Kadomura and H. Aoki (2001). Presenting geomorphological data for Japan using an Internet
map server. Abstracts, Fifth International Geomorphology Conference, Tokyo, Japan, C-173.
Oguchi, T., M. Nishikata and Y. Hayakawa (2002). PHEIMS: A web-based database for the global paleoenvironment.
Abstracts, Fifth International Meeting on Global Continental Palaeohydrology GLOCOPH 2002, Pune, India,
6-7.
Oguchi, T., J. Branson and M.J. Clark (2003). Data sharing in palaeohydrology: changing perspectives. In: K.J. Gregory
and G. Benito (eds.) Palaeohydrology: Understanding Global Change. John Wiley and Sons, Chichester, 261271.
Peterson, M.P. (2003). Maps and the Internet. Pergamon/Elsevier, Amsterdam.
Plewe, B. (1997). GIS Online: Information, Retrieval, Mapping, and the Internet, Onward Press, Santa Fe.
Stockwell, D.R.B. (1999). Genetic algorithms II: spatial distribution modelling. In: Fielding, A.H. (ed.) Machine Learning
Methods for Ecological Applications. Kluwer Academic Publishers, Boston, 123-144.

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研究報告

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

Distribution of archaeological and paleoenvironmental information
using WebGIS.

Takashi OGUCHI(1) and Yasuhisa KONDO(2)(1)(2)

Center for Spatial Information Science, the University of Tokyo

Graduate School of Information Science and Engineering, Tokyo Insititute of Technology

1. Introduction
WebGIS (Web-based Geographical Information Systems) provide interactive maps via the Internet.
Users can handle the maps using a web browser to change mapping scale as well as the contents and extent
of a displayed map. WebGIS can also provide text descriptions and photographs for sites on a map. Many
governmental agencies and private companies have been using WebGIS to distribute geographical information.
:HE*,6PD\DOVREHXVHIXOIRUDFDGHPLFSXUSRVHV,QWKLVSDSHUZH¿UVWGHVFULEHWKHKLVWRULFDOGHYHORSPHQW
of WebGIS. Then we introduce two examples of WebGIS for academic purposes. One was constructed to
distribute paleoenvironmental information for Japan and the world. The other is being constructed for the
project “Replacement of Neanderthals by Modern Humans” (Kotaigeki project), supported by Grant-in-Aid for
6FLHQWL¿F5HVHDUFKRQ,QQRYDWLYH$UHDVWKH-DSDQHVH*RYHUQPHQW

2. History of WebGIS
The propagation of the Internet during the 1990s began with text-based information exchange usinge-mail and Gopher. Then the development of web browsers and the html language permitted the distribution ofgraphic images. As a result, maps can be distributed widely without printed hardcopies. Then the developmentof interactive web pages based on technological development including the Java language enabled flexible
viewing of maps using a web browser – for example, the scale and extent of a map can be changed. The web
pages of this kind are called WebGIS (Web-based Geographic Information Systems). They can distributenot only map images but also attribute data. WebGIS have often been used for distributing information fromgovernments and private companies.
In earlier days WebGIS could be realized only by people having the background of information
technology or engineering because original systems had to be developed. However, in the late 1990s, major GIS
vendors such as ESRI started selling the engine of WebGIS. As a result, various people commenced information
distribution using WebGIS.

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

3. WebGIS to distribute geomorphological and geological information for Japan
Oguchi et al. (2000, 2001) constructed a WebGIS system to enable the browsing of geomorphologicaland geological data for Japan. They used ArcView IMS from ESRI for the main engine of the system. ArcView
IMS is an extension of ArcView 3.x, a GIS software package from ESRI. The system contained data for alluvial
IDQVÀXYLDOGHSRVLWVUHSUHVHQWDWLYHRXWFURSVRI4XDWHUQDU\VHGLPHQWVLQFOXGLQJWHSKUDVDQGSKRWRJUDSKVRIODQGIRUPVWDNHQLQWKH¿HOG%DVLFFDUWRJUDSKLFGDWDLQFOXGLQJHOHYDWLRQURDGQHWZRUNVUDLOOLQHVDQGPDMRUFLWLHVZHUHDOVRLQFOXGHG$OOZHESDJHVDUHLQ(QJOLVKIRUWKHEHQH¿WRIIRUHLJQHUVThe layout of the web pages basically followed the default setting of ArcView IMS (Figures 1 and 2),UHÀHFWLQJWKHIDFWWKDWWKHV\VWHPIRFXVHGRQLWVFRQWHQWVUDWKHUWKDQWKHGHVLJQRIWKHZHESDJHV+RZHYHU
the setting was customized to some extent for showing text information about the contents and photographs inseparate windows (Figures 3 and 4).

4. WebGIS to distribute paleoenvironmental information for the world
Oguchi et al. (2002, 2003) constructed another WebGIS system concerning paleoenvironmental
information for the world. The information was collected from published references mainly original
journal articles. It included the location of areas studied, geomorphological and geological data used for
paleoenvironmental reconstruction, target ages and eras, and references such as article titles, the names ofauthors and journals, and volume numbers. Most contents were taken from papers published in international
journals during the mid 1990s to 2002. The journals include Boreas, Catena, Geomorphology, Holocene,
Journal of Quaternary Science, Quaternary International, Quaternary Research and Quaternary Science
Reviews. The basic structure and the language used were similar to the WebGIS for Japan (Figures 5 and 6),
and the structure was simpler because the web pages did not include photographs. It was not easy to collectdata for some 6,000 sites, although on-line journals were already available. It took particularly long to decide
the geographic coordinates of some sites.

5. Evaluation of the WebGIS systems and future plan
The main purpose of the two WebGIS systems was to provide information to those who are interested inpaleoenvironmental information including landforms and geology. In particular, the systems intend to support
studies at the early stage when researchers need to collect basic information. The initial web page of the system
for the Japanese data had 2000 to 3000 accesses per year. A high school teacher also asked for a permission touse photographs in the system. Therefore, the system made some contributions including those to education.
In contrast, access to the system for the global paleoenvironmental data was limited. Although the system
was introduced in a book published by John Wiley & Sons (Oguchi et al. 2003), its impact has been limited.
One possible reason is that information about literature published after 2003 was not added to the database,
OLPLWLQJWKHUHSHDWHGXVHRIWKHV\VWHP7KLVW\SHRIGDWDFROOHFWLRQUHTXLUHVWHGLRXVZRUNDQG¿QDQFLDOVXSSRUWAt this moment we have no plan to expand the database, but we hope to do it in the future.

15

研究報告

6.

WebGIS を用いた考古・古環境情報の発信

WebGIS and integration of archaeological and paleoenvironmental information in the Koutaigeki

project
The research group B02 of the Kotaigeki project has developed an information sharing system in order
to expedite the interdisciplinary collaboration between geochronologists, climatologists, geomorphologists,
and informatics specialists. The system comprises a WebGIS server (NEANGIS), a radiometric sample
database (NEANDAT), and an intranet backup disk (NEANBAK) (Figure 7). These servers were placed at theCenter for Spatial Information Science, The University of Tokyo. The NEANGIS is operated by Windows
Server 2008 Enterprise, on which ESRI ArcGIS Server 9.3.1, an Internet map server, and ArcGIS Desktop
9.3.1, a map editor, are installed. Desktop GARP, a software package for eco-cultural niche modeling by thegenetic algorithm for rule-set production (Banks et al. 2007, 2008; Stockwell 1999) has been also installed
in order to predict the probability of human occupation from the location of known archaeological sites anda paleoenvironmental dataset (such as elevation, temperature, and precipitation) as parameters. In addition,
we plan to employ Google Earth Server to publish the results in the near future. The role and functions of the
NEANDAT will be explained in another occasion.
From the technical viewpoint, ArcGIS Server on the NEANGIS is similar to the previous ArcIMS:%RWKDUHSULPDULO\GHVLJQHGIRUWKHRQOLQHSXEOLFDWLRQRI*,6GDWDDQGPDSVRXUFHVDQGLWLVVWLOOGLI¿FXOWWR
edit data through an Internet browser via the HTTP protocol. Alternatively, by means of ArcGIS Desktop,
authorized members can download common map sources, such as administrative boundary, drainage, digital
elevation model (DEM), geology, and vegetation, from the NEANGIS server. They can also upload the original
data, which are created through the spatial analysis with the downloaded data, to the server so as to allow
collaborators to share. ArcGIS Server and Google Earth Server are also useful to provide WebGIS maps at
WKH¿QDOSKDVHRIWKHSURMHFWDWZKLFKUHVXOWVRIWKHUHVHDUFKDUHDVVHVVHGDQGGLVFXVVHGE\DODUJHUJURXSRIUHVHDUFKHUVIURPRWKHU¿HOGV)RULQVWDQFHWKHLQWHJUDWLRQRIWKHRXWSXWVIURPWKH%JURXSDQGWKRVHIURP
the A01 group (archaeology) will yield a new, multi-faceted explanation on the replacement of Neanderthals by
anatomically modern humans (Figure 8).

16研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

17

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

Stephen P. OBROCHTA and Yusuke YOKOYAMA
Atmosphere and Ocean Research Institute, the University of Tokyo

1. Introduction
1.1. Proxies

Common proxies used in paleoceanographic studies in the North Atlantic ocean include sediment of bothbiogenic and inorganic origins (Figure 1). Ice-rafted debris (IRD), is sediment that is entrained in continental
glaciers and carried to sea by calved icebergs that eventually melt, dropping the IRD to the ocean floor.
Common types of IRD in the North Atlantic include aluminosilicate minerals such as quartz and feldspar, that
may occasionally be stained with hematite (e.g. Bond and Lotti 1995), and Paleozoic dolomite-rich limestone
sediment derived from the Canadian Shield (e.g. Heinrich 1988). Increased deposition of IRD indicatesincreased melt (fresh) water input derived from continental glaciers, decreasing surface salinity (e.g. Bond et al.
1992).

Figure 1. Common North Atlantic proxies. A-C are IRD, D-F are biogenic. A) Hematite stained grain (~100 µm),B) Canadian limestone (~250 µm), C) rounded quartz (~200 µm), D) benthic foraminifer (~1 mm), E) planktic
foraminifer (~300 µm), F) coccolithophores (~5 µm).
ᅗ 1 ໭኱すὒ࡛ࡼࡃ౑ࢃࢀࡿ⎔ቃᣦᶆࣉࣟ࢟ࢩ㸬A-C ࡣ IRD㸪D-F ࡣ⏕≀※ࡢࣉࣟ࢟ࢩ㸬A) ㉥㕲㖔ࡢ௜╔ࡋࡓ⢏Ꮚ㸦⣙ 100 ƫP㸧㸪B) ࢝ࢼࢲ㉳※ࡢⅣ㓟ሷ ⣙ ƫP㸧㸪C) ෇☻ᗘࡢ㧗࠸▼ⱥ㸦⣙ ƫP㸧㸪D) ᗏ᳇᭷Ꮝ⹸㸦⣙ PP㸧㸪E) ᾋ㐟ᛶ᭷Ꮝ⹸㸦⣙ ƫP㸧㸪F) ▼⅊㉁ࢼࣀ໬▼㸦࠾ࡼࡑ ƫP㸧㸬

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Micro- and nano-fossils composed of calcium carbonate are also commonly used, and include planktic
and benthic foraminifers, as well as coccolithophores. The species assemblage of planktic foraminifers
recovered from seafloor sediment cores provides information regarding sea surface conditions, such as sea
surface temperature and the location of major frontal boundaries (e.g. CLIMAP 1976). Trace element content
and stable isotope ratios of the shells of planktic foraminifers can also be measured to provide information on
sea level, salinity, and sea surface temperature (SST). Similarly, benthic foraminifers can also be analyzed toprovide information on bottom water conditions and can be particularly useful for identifying southern- versus
northern-sourced waters (e.g. Boyle and Keigwin 1982). Organic compounds produced by coccolithophores
and preserved in sediments can be used to determine sea surface temperature (Brassell et al. 1986; Prahl andWakeham 1987; Prahl et al. 1988). Therefore, three independent means for determining sea surface temperaturefrom plankton fossils exist: 1) species assemblages, 2) inorganic geochemical, and 3) organic geochemical.
1.2. Glacial-Interglacial Variability

Climate is currently in an interglacial state, and there are approximately 72 meters of sea level equivalent(msle) ice contained in continental glaciers. Approximately 6 to 7 msle is currently stored in Greenland, withmost of the rest in Antarctica (Flower 1999). During the last glacial maximum (LGM), approximately 20,000
years ago, sea level decreased by ~ 120 m due to the increased size of Northern Hemisphere glaciers (Fairbanks1989) (Figure 2).

Figure 2. Modern conditions during the current interglacial with only ~6-7 msle of ice in Greenland (upper right). Much of
the 120 msle increase during the LGM was stored in the northern hemisphere (upper left).
ᅗ 2. ⌧ᅾࡢ໭༙⌫࡟ࡣ P ᾏỈ‽ୖ᪼࡟ᐤ୚ࡍࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࢢ࣮ࣜࣥࣛࣥࢻịᗋࡋ࠿Ꮡᅾࡋ࡞࠸ࡀ㸦ྑ㸧㸪 ᭱⤊ịᮇ᭱┒ᮇ㸦⣙ 2 ୓ᖺ๓㸧࡟ࡣ඲⌫ⓗ࡞ᾏỈ‽ࢆ P ௨ୖୗࡆࡿ࡯࡝ࡢῐỈࡀ㝣ୖ࡟Ꮡᅾࡋ㸪໭༙⌫࡟ࡶ኱つᶍ኱㝣ịᗋࡀᏑᅾࡋ࡚࠸ࡓ㸬

19

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

Figure 3. Stacked benthic foraminifer oxygen isotope record from the past 4 million years showing the MIS 2-4 glaciation(white) that was preceded by the MIS 6 and 8 glaciations.
図 3. 深海堆積物コアの底棲有孔虫の炭酸塩殻酸素同位体比分析結果を 60 本以上スタックして得られた過去 400
万年間の水温および海水量変動曲線．白で示してあるのが最終氷期で MIS2-4．それ以前の氷期である MIS6と 8 については数字の 6 と 8 で示してある．

Since approximately 2.5 million years ago, this so-called glacial-interglacial cycle has repeated on orbital
time scales (Figure 3), with continental ice waxing and waning corresponding to slight variations in incoming
solar radiation as a function of changes in the earth's orbit and orientation relative to the sun (Imbrie et al.
 &XUUHQWO\WKH(DUWK VD[LVLVWLOWHGDWaÛZKLFKLVWKHUHDVRQIRUVHDVRQDOLW\(YHU\\HDUVWKHDQJOHRIWLOWNQRZQDVREOLTXLW\YDULHVEHWZHHQaÛDQGÛ'XULQJWLPHVRIUHODWLYHO\ORZREOLTXLW\seasonality is reduced, resulting in warmer winters and cooler summers. low obliquity is favorable for creatinglarge continental glaciers because relatively less of the winter snowfall melts during the following summer in
KLJKODWLWXGHV7KLVLQFUHDVHVWKHKLJKODWLWXGHDOEHGRUHVXOWLQJLQLQFUHDVHGUHÀHFWLRQRIVRODUUDGLDWLRQDQG
cooler temperatures, that in turn cause more ice to persist though the summer. This positive feedback slowly
drives the earth into an ice age. As obliquity begins to increase, the feedback works in the opposite direction todrive the climate back to an interglacial state.
Beginning approximately 1 million years ago, the timing of ice ages changed from a 41,000 year
periodicity to a 100,000 year periodicity (Mudelsee and Schulz 1997) (Figure 3) in apparent correspondence
to variations in the eccentricity of the Earth's orbit, which describes the deviation in orbital path from aperfect circular to a parabola. The actual change in total insolation received by the earth due to variationsin eccentricity is extremely small requiring this weak signal to be amplified by highly nonlinear internal
feedbacks. That nonlinear feedbacks are at work is evidenced by the asymmetrical nature of recent glacial
cycles; climate slowly deteriorates into an ice age as ice builds up in the northern hemisphere but glacial
termination geologically rapidly, in the space of a few thousand years.
Much of the information regarding climatic conditions during ice ages is based solely on the lastglaciation, which lasted from approximately 80,000 to 15,000 years ago and is commonly referred to as Marine
Isotope Stages (MIS) 2-4. The preceding two glaciations are MIS 6 and 8. Due to the relative paucity ofrecords from older glaciations, the conditions during the previous glaciations is often assumed to be similar tothe last glaciation.

20

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

7KHUHDVRQIRUWKHODFNRIROGHUUHFRUGVLVGXHSULPDULO\WRWKHIROORZLQJ7KH¿UVWUHDVRQLVGXHWRHDVH
of recovering last glacial marine sediments with traditional coring methods (e.g. gravity and piston cores).
In high sedimentation rate areas, which provide expanded, high resolution climate information, extremely
specialized equipment is required to penetrate beyond last glacial strata, and only three, perhaps four research
YHVVHOVLQWKHZRUOGDUHVXI¿FLHQWO\RXW¿WWHGDWDQ\SDUWLFXODUWLPH7KHQH[WUHDVRQLVGXHWRWKHKDOIOLIHRI
radiocarbon (14C) and the calibration from radiocarbon years to actual calendar years, which together only
allow for absolute dating for marine sediments to approximately 50,000 years ago (Reimer et al. 2009). In
the absence of an appropriate radiogenic nuclide for age dating, there is still a means for assigning age tomarine sediments cores: correlation of a proxy sea surface temperature record to Greenland ice core proxy air
temperature records. North Atlantic sea surface temperature within the radiocarbon dated portions of sedimentcores appears to correspond to variations in Greenland air temperature (Bond et al. 1993). This relationship canbe used to export the ice core chronology to the a sediment core in the interval beyond 50,000 years. However,
the oldest, continuous Greenland ice core recovered to data does not extend beyond the last interglaciation,
the peak warmth of which occurred approximately 125,000 years ago during MIS 5.5 (North GRIP Project
Members 2004). Therefore, there are no ice core records suitable for providing enhanced chronologicalconstraint for marine sediment cores of previous glaciations.
1.3. Last Glacial Millennial Scale Variability

The last glaciation was relatively unstable climatically, especially in the high latitudes (Figure 4).
Approximately every 1,500 to 4,500 years, temperatures abruptly warmed to near full interglacial values
within the space of several decades to hundereds of years. These warming events are commonly referred toDansgaard/Oeschger (D/O) Events. Every 5,000 to 7,000 years drastic cooling primarily in the North Atlantic
Ocean, known as Heinrich Events, occurred (Heinrich 1988; Bond et al. 1992).
1.3.1. Dansgaard-Oeschger Events

The cause of D/O Events is unknown. No definitive outside trigger has been identified, so D/O are
likely, to some extent, an internal product of the Earth's climate system. Detailed statistical analyses indicatethat D/O Event recurrence occurs in multiples of 1,500 years (Schulz 2002; Rahmstorf 2003). A 1,500 year
wait time between events occurred with the highest frequency, with an exponential decrease in the frequencyof occurrence for longer wait times. This pattern is consistent with stochastic resonance, whereby a weak
periodic signal (e.g. 1,500 years) is "broadcast" together with random noise (Alley et al. 2001). Constructive
interference between the periodic signal and random noise would produce “events” primarily every 1500 years.
However, events would be skipped in the case where deconstructive interference occurred, and intervals such
as 3,000, and 4,500 years (multiples of the primary frequency) would also occur, but with decreased frequency.
While this explanation is consistent with Greenland ice core results, there are only approximately 20 D/O(YHQWVZKLFKLVWRRIHZWRFRQ¿GHQWO\LQGLFDWHDQRULJLQIURPVWRFKDVWLFUHVRQDQFH
The most likely source of a periodic forcing driving D/O Events would be variations in the amount of
HQHUJ\UHFHLYHGE\WKH6XQ+RZHYHUD\HDUSHULRGLFIRUFLQJKDVQRWEHHQLGHQWL¿HGLQSUR[\UHFRUGV
for solar variations such as 14C incorporated in tree cellulose or 10Be fallout accumulated in polar ice cores.
Shorter, centennial scale periods have been identified and attributed to variations in solar activity. A 1,500
year periodic cycle could be mathematically produced internally through interactions between these shorter
periods (e.g. combination tones or heterodynes) that could produce a response at a lower frequency due to the

21

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

large thermal inertial of ice sheets (Braun et al. 2005; Clemens 2005). There is in fact evidence of 1500 year
ice sheet variability surround the North Atlantic basin during the last glaciation. Variations in the amount ofhematite stained quartz and feldspar IRD grains occurred every 1500-years, though it is unclear exactly how
this small meltwater forcing would then be amplified to produce abrupt swings in temperature (Bond et al.
1997).
1.3.2.

Heinrich Events

Heinrich Events were a surging of the North American Laurentide Ice Sheet during glaciations, which
results in a massive number of icebergs exiting into the North Atlantic Ocean through the Hudson Strait. Thisoccurs during periods of extremely cold conditions in Greenland, with basin-wide cooling in the North Atlantic(Figure 4). Strata recovered from sediment cores during Heinrich Events are typically devoid of planktic micro
fossils, indicating inhabitable surface conditions, and contain extremely high amounts of IRD, with in excess
of 20% consisting of paleozoic carbonate derived from the Hudson Strait of Canada (Heinrich 1988; Bond etal. 1992). The large number of IRD indicates a large number of melting icebergs, the freshwater from which isthought to have severely slowed, perhaps even entirely stopped, the production of North Atlantic Deep Water(NADW).
The Gulf Stream is a western boundary current (similar to the the Kuroshio) that transports a large
amount of warm, saline water to the northern high latitudes, where it is rapidly cooled. The combination of
low temperature and high salinity causes density to increase critically and the water to sink, forming NADW
and the beginning of the global thermohaline circulation. Water (and heat) is pulled north from all latitudes toreplace this sinking water (Crowley 1992). Therefore, the slowdown or cessation of NADW production has awarming effect on the southern hemisphere, resulting in an anti-phased warming/cooling relationship between
the northern and southern hemispheres. Warming events know as Antarctic Cold Reversals (ARC) occur during
Heinrich Events (e.g. EPICA Community Members 2006) (Figure 4).

2. Last Glacial Iberian Margin Variability
Climate changes associated with Heinrich and D/O Events resulted in large scale migration of thepolar front (e.g. Bond et al. 1999), resulting in profound changes in temperature along western Europe andparticularly off shore of Iberia (Schönfeld et al. 2003; de Abreu et al. 2003; Martrat et al. 2004; Bard et al.
2004; Martrat et al. 2007). Neanderthal extinction appears to have coincided with a major North Atlantic
cooling event 40,000 years ago, Heinrich Event 4 (H4). One objective of the current project is to determine
the extent to which climate may have played a role. The state of ecological niches in Europe was sensitive tothe magnitude of sea surface temperature change in the Eastern North Atlantic. However, a comprehensive
reconstruction of Earth surface conditions 40,000 years ago does not exist. Researchers have used conditions
during the Last Glacial Maximum, 20,000 years as a proxy for the conditions during H4, such as the CLIMAP
SST reconstruction (CLIMAP Project Members 1976). Therefore understanding the magnitude of temperaturechange off the Iberian margin is important to understanding the climate effects, if any, on Neanderthals.
&XUUHQWQLFKHPRGHOVDUHDVVXPLQJDÛ&WHPSHUDWXUHFKDQJHLQWKH1RUWK$WODQWLFRII,EHULD+RZHYHU
differing techniques used for determination of SST results in differing results, requiring evaluation of whether
Û&LVDUHDVRQDEOHUHFRQVWUXFWLRQ 6HH6HFWLRQ

22

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Figure 4. NGRIP ice core D/O Events (black), EDML ice core ARCs (red), Site 609 N. pachyderma (left coiling) percentagebased SST proxy (blue), and Canadian limestone IRD (green) Heinrich Events.
ᅗ 4 NGRIP㸦ࢢ࣮ࣜࣥࣛࣥࢻ㸧ịᗋࢥ࢔࡟ㄆࡵࡽࢀࡿ D/O ࢖࣋ࣥࢺ㸦㯮㸧㸪EDML㸦༡ᴟ㸧ịᗋࢥ࢔ࡢẼ グ㘓࡜AIM㸦㉥㸧
㸪ࢥ࢔ࣜࣥࢢࢧ࢖ࢺ 609 ࡢ 1SDFKLGHUPD（left coiling）ࡢ㔞ẚࢆ⏝࠸࡚ᑟ࠸ࡓ⾲ᒙỈ ᚟ඖ㸪ࡑࡋ࡚࢝ࢼࢲ㉳※ࡢⅣ㓟ሷ IRD ࡀ♧ࡍࣁ࢖ࣥࣜࢵࣄ࢖࣋ࣥࢺ㸦⥳㸧㸬

2.1. Last Glacial Maximum

Conditions were reconstructed over the entire Earth's surface during the LGM by the CLIMAP project(1976). The transfer function technique using species assemblage of planktic foraminifers in last glacial
maximum strata recovered from sediment cores was used to estimate sea surface temperature. Off Iberia, the
PRGL¿HG&/,0$3WHPSHUDWXUHZKLFKKDVEHHQORZHUHGE\Û& &URZOH\%DOODQW\QHHWDO LV
EHWZHHQDQGÛ&GXULQJWKHODVWJODFLDOPD[LPXP7KLVLVLQFRQWUDVWWRÛ&IURP0' GH
Abreu et al. 2003). The record for MD95-2040 is also based on planktic foraminifers, though using a slightly
different method, the modern analogue technique. However, the CLIMAP reconstructed temperature is in good
DJUHHPHQWZLWKYDOXHVGHULYHGIURPDONHQRQHVRIFRFFROLWKRSKRUHVLQ0'DQGÛ& 0DUWUDW
et al. 2007) (Figure 5).
The MD95-2040 SST record is probably too cold. DSDP Site 609, located farther to the north in thecentral basin, does not have a SST proxy record but it does have quantitative counts of the polar planktic
foraminifer species N. pachyderma (left coiling), which is the only North Atlantic species remaining when SST
LVEHORZÛ& %RQGHWDO  )LJXUH 'XULQJWKHODVWJODFLDOPD[LPXPWKHSHUFHQWDJHRIWKLVIRUDPLQLIHU
was approximately 95% of the total assemblage at DSDP Site 609, indicating that while SST was extremely

23

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

FROGLWZDVOLNHO\DERYHÛ&7KLVLVLQDJUHHPHQWZLWK&/,0$3ZKLFKLQGLFDWHVWKDWWKH667DW6LWHZDVÛ& )LJXUH +RZHYHUWKHSHUFHQWDJHRIWKLVIRUDPLQLIHUDW0'GXULQJWKH/*0ZDVOHVVWKDQ
90%7KHUHIRUHWKHÛ&WHPSHUDWXUHHVWLPDWHGHULYHGIURP0'LVOLNHO\WRRH[WUHPH

2.2. Heinrich Event 4
Extrapolating the LGM SSTs to H4 may give a good indication of minimum temperature, but the change
in temperature from the warm interstadial conditions prior to H4 cannot be reconstructed by CLIMAP, which
presents only a single time slice over a large spatial area. However, sediment cores cover a restricted spatial
area but over a long temporal interval, providing the means to ascertain the magnitude of SST change, which
in turn would have affected ecological niches in Europe. The more drastic the change in SST, the higher the
likelihood that climate contributed to Neanderthal extinction. Of the three proxy SST records from Iberia thatencompass H4, two are from the North Atlantic (MD95-2040 and MD01-2443,4) and on from the western
Mediterranean (ODP 977a) (Figure 6). MD95-2040 is reconstructed from planktic foraminifer assemblages,
while the other two are based on alkenones derived from coccolithophores (e.g. Figure 1e and f). Both should
be recording summer temperatures, when plankton blooms would have occurred. The alkenone records indicateDÛ&GURSDQGDÛ&GURSLQWKH$WODQWLFDQG0HGLWHUUDQHDQUHVSHFWLYHO\ 0DUWUDWHWDO0DUWUDWHWDO
 7KHIRUDPLQLIHU667SUR[\UHFRUGLQGLFDWHVDGURSRIDSSUR[LPDWHO\Û&ZLWKWHPSHUDWXUHGURSSLQJIURPÛ&WRRUÛ& GH$EUHXHWDO +RZHYHUWKLVÛ&WHPSHUDWXUHIURP0'LVDFFRPSDQLHG
by only 80% 1SDFK\GHUPD OHIWFRLOLQJ 7KHRWKHUWZRFRUHVRQWKHRWKHUKDQGLQGLFDWHÛ&ZDVWKH
PLQLPXPWHPSHUDWXUHRII,EHULDGXULQJ+:KLOHÛ&LVOLNHO\WRRORZÛ&PD\EHWRRKLJK7KHUHIRUH
the model sensitivity to the absolute change in temperature should be investigated to determine if a reasonableamount of uncertainty would affect the modeled results.

)LJXUH0RGL¿HG&/,0$3667IRUWKH/*01RUWK$WODQWLFEDVLQVKRZLQJORFDWLRQVRIVHGLPHQWFRUHVGLVFXVVHGLQWKHWH[Wᅗ 5. CLIMAP 䛾 LGM 䛻䛚䛡䜛⾲ᒙᾏỈ ᚟ඖ⤖ᯝ䛾ᨵゞᅗ䠊 ᮏᩥ䛷㆟ㄽ䛧䛶䛔䜛ሁ✚≀䝁䜰䛾᥇ྲྀ䝃䜲䝖䛜♧䛧䛶䛒䜛䠊 㻌

24

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Figure 6. Site 609 Canadian limestone Heinrich Events (black) compared to the planktic foraminifer SST record of MD952040 (green) and the coccolithophore alkenone SST records of MD01-2443,4 (red) and ODP 977a (blue), showing a large
discrepancy in the magnitude SST change during H4ᅗ 6㻚㻌 䝁䜰䝸䞁䜾䝃䜲䝖 609 䛻䛚䛡䜛䜹䝘䝎㉳※䛾Ⅳ㓟ሷ䛾㔞 䠄㯮⥺䠅䠈 ᾋ㐟ᛶ᭷Ꮝ⹸䛾⩌㞟⤌ᡂゎᯒ䛻ᇶ䛵䛟⾲ᒙᾏỈ᚟ඖ⤖ᯝ 䠄⥳⥺䠅䠈 䛭䛧䛶䜰䝹䜿䝜䞁䛻䜘䜛Ỉ ᚟ඖ 䠄㉥⥺䠈 MD01-2443，2444 䠗 㟷⥺䠈 ODP977a䠅䠊 䛭䜜䛮䜜䛾᚟ඖ⤖ᯝ䛜኱䛝䛟㣗䛔㐪䛖䛣䛸䛜䜟䛛䜛䠊

References
Alley, R.B., S. Anandakrishnan and P. Jung (2001). Stochastic resonance in the North Atlantic. Paleoceanography:
16190–198.
North GRIP Project Members (2004). High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the lastinterglacial period. Nature, 431(7005): 147–151.
Ballantyne, A.P., M. Lavine, T.J. Crowley, J. Liu and P.B. Baker (2005). Meta-analysis of tropical surface temperaturesduring the Last Glacial Maximum. Geophys. Res. Lett., 32(5): L05712.
Bard, E., F. Rostek and G. Ménot-Combes (2004). Radiocarbon calibration beyond 20,000 14C yr B.P. by means ofplanktonic foraminifera of the Iberian Margin. Quaternary Research, 61(2): 204–214.
Bond, G.C. and Lotti, R.. (1995). Iceberg discharges into the North-Atlantic on millennial time scales during the lastglaciation. Science, 267(5200): 1005–1010.
Bond, G.C., W. Showers, M. Cheseby, R. Lotti, P. Almasi, P. deMenocal, P. Priore, H. Cullen, I. Hajdas and G. Bonani,(1997). A pervasive millennial-scale cycle in North Atlantic Holocene and glacial climates. Science,
278(5341): 1257–1266.
Bond, G.C., W. Showers, M. Elliot, M.N. Evans, R. Lotti, I. Hajdas, G. Bonani and S. Johnsen (1999). the North Atlantic’s
1-2 kyr climate rhythm: relation to Heinrich events, Dansgaard/Oeschger cycles and the little ice age. in: P.U.
Clark, R.S. Webb and L.D. Keigwin (eds.), Mechanisms of Global Climate Change at Millennial Time Scales.
AGU, Washington D.C., pp. 35–68.

25

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

Bond, G.C., H. Heinrich, W. Broecker, L. Labeyrie, J. McManus, J. Andrews, S. Huon, R. Jantschik, S. Clasen, C. Simet, K.
Tedesco, M. Klas, G. Bonani and S. Ivy (1992). Evidence for Massive Discharges of Icebergs into the NorthAtlantic Ocean During the Last Glacial Period. Nature, 360(6401): 245–249.
Bond, G.C., W. Broecker, S. Johnsen, J. McManus, L. Labeyrie, J. Jouzel and G. Bonani (1993). Correlations between
Climate Records from North-Atlantic Sediments and Greenland Ice. Nature, 365(6442): 143–147.
Boyle, E.A., and Keigwin, L.D. (1982). Deep Circulation of the North Atlantic over the Last 200,000 Years: Geochemical
Evidence. Science, 218(4574): 784–787.
%UDVVHOO6&*(JOLQWRQ,70DUORZH83ÀDXPDQQDQG06DUQWKHLQ  0ROHFXODUVWUDWLJUDSK\DQHZWRROIRU
climatic assessment. Nature, 320(6058): 129–133.
Braun, H., M. Christl, S. Rahmstorf, A. Ganopolski, A. Mangini, C. Kubatzki, K. Roth and B. Kromer (2005). Possible
solar origin of the 1,470-year glacial climate cycle demonstrated in a coupled model. Nature, 438(70695):
208–211.
Clemens, S.C. (2005). Millennial-band climate spectrum resolved and linked to centennial-scale solar cycles. Quaternary
Science Reviews, 24(5-6): 521–531.
CLIMAP Project Members. (1976). The surface of the ice-age Earth. Science: 1911131–1137.
Crowley, T.J. (2000). CLIMAP SSTs re-revisited. Climate Dynamics, 16(4): 241–255.
Crowley, T.J. (1992). North Atlantic Deep Water Cools the Southern Hemisphere. Paleoceanography: 7489–497.
de Abreu, L., N.J. Shackleton, J. Schönfeld, M. Hall and M. Chapman (2003). Millennial-scale oceanic climate variability
off the Western Iberian margin during the last two glacial periods. Marine Geology, 196(1-2): 1–20.
EPICA Community Members (2006). One-to-one coupling of glacial climate variability in Greenland and Antarctica.
Nature, 444(7116): 195–198.
)DLUEDQNV5*  $\HDUJODFLRHXVWDWLFVHDOHYHOUHFRUGLQÀXHQFHRIJODFLDOPHOWLQJUDWHVRQWKH<RXQJHU
Dryas event and deep-ocean circulation. Nature, 342(6250): 637–642.
Flower, B.P. (1999). Cenozoic Deep-sea Temperatures and Polar Glaciation: The Oxygen Isotope Record, Geological
Records of Global and Planetary Changes. Terra Antartica Reports: 327–42.
Heinrich, H. (1988). Origin and consequences of cyclic ice rafting in the Northeast Atlantic Ocean during the past 130,000
years. Quaternary Research, 29(2): 142–152.
Imbrie, J., J.D., H., D.G. Martinson, A. McIntyre, A.C. Mix, J.J. Morley, N.G. Pisias, W.L. Prell and N.J. Shackleton (1984).
7KHRUELWDOWKHRU\RI3OHLVWRFHQHFOLPDWHVXSSRUWIURPDUHYLVHGFKURQRORJ\RIWKHPDULQHį2UHFRUGLQ$/
Berger (ed.), Milankovitch and Climate. Springer, New York, pp. 269–305.
Martrat, B., J.O. Grimalt, C. Lopez-Martinez, I. Cacho, F.J. Sierro, J.A. Flores, R. Zahn, M. Canals, J.H. Curtis andD.A. Hodell (2004). Abrupt temperature changes in the Western Mediterranean over the past 250,000 years.
Science, 306(5702): 1762–1765.
Martrat, B., J.O. Grimalt, N.J. Shackleton, L. de Abreu, M.A. Hutterli, and T.F. Stocker (2007). Four Climate Cycles of
Recurring Deep and Surface Water Destabilizations on the Iberian Margin. Science, 317(5837): 502–507.
Mudelsee, M. and Schulz, M. (1997). The Mid-Pleistocene climate transition: onset of 100 ka cycle lags ice volume buildup by 280 ka. Earth and Planetary Science Letters, 151(1-2): 117–123.
Prahl, F.G., and Wakeham, S.G., (1987). Calibration of unsaturation patterns in long-chain ketone compositions forpalaeotemperature assessment. Nature, 330(6146): 367–369.

26研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Prahl, F.G., L.A. Muehlhausen and D.L. Zahnle (1988). Further evaluation of long-chain alkenones as indicators of
paleoceanographic conditions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 52(9): 2303–2310.
Rahmstorf, S. (2003). Timing of abrupt climate change: a precise clock. Geophysical Research Letters , 30(10):10.1029/2003GL017115.
Reimer, P.J., M.G.L. Baillie, E. Bard, A. Bayliss, J.W. Beck, P.G. Blackwell, C. Bronk Ramsey, C.E. Buck, G.S. Burr, R.L.
Edwards, M. Friedrich, P.M. Grootes, T.P. Guilderson, I. Hajdas, T.J. Heaton, A.G. Hogg, K.A. Hughen, K.F.
Kaiser, B. Kromer, F.G. McCormac, S.W. Manning, R.W. Reimer, D.A. Richards, J.R. Southon, S. Talamo,
T.S.M. Murney, J. vanderPlicht and C.E. Weyhenmeyer (2009). IntCal09 and Marine09 Radiocarbon Age
Calibration Curves, 0–50,000 Years cal BP. Radiocarbon, 51(4): 1111–1150.
Schönfeld, J., R. Zahn and L. de Abreu (2003). Surface and deep water response to rapid climate changes at the Western
Iberian Margin. Global and Planetary Change, 36(4): 237–264.
Schulz, M. (2002). On the 1470-year pacing of Dansgaard-Oeschger warm events. Paleoceanography 17(2)10.1029/2000PA000571.

27

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

西部北大西洋における古海洋環境とネアンデルタール絶滅

ステファン P. オブラクタ，横山 祐典
東京大学 大気海洋研究所

1. はじめに1.1. 北大西洋古環境復元のための間接指標
気候変動復元研究で用いられる地球科学的試料をプロキシ（Proxy：間接指標）とよぶ。気温や塩分その他の気候情報を間接的に記録している媒体のことを指す。ここではまず，当時の気候変化の情報を復元するプロキシについていくつか紹介する（図 1）。氷期に広く北大西洋を取り囲んでいた巨大な氷床（後述）の消長は，気候変化に大きな影響を与えていたため，氷床の消長のタイミングを決定することが重要である。それに広く用いられているのが IRD（Ice Rafter Debris）とよばれる氷山起源の岩屑である。
IRD は大陸氷床が流動する過程で氷床に取り込まれた基盤岩片が海洋に流出し，氷山として極前線まで運ばれ，融解する過程で海洋底に堆積したものであり，極前線の位置と氷床融解イベントの直接的な指標として使われている。IRD には赤鉄鉱が付着した石英や斜長石（図 1A：例えば Bond and Lotti 1995）のほか，
カナダ盾状地に分布する，古生代のドロマイトに富んだ石灰岩片からなるもの（図 1B：例えば Heinrich1988）などが存在する（図 1）。堆積物中の IRD 量の増減により，過去の氷山流出量，すなわち淡水の流入量の増減を復元することが可能となる（例 Bond et al. 1992）。
古海洋学において主に用いられている 3 つのプロキシについて以下に紹介する。ひとつめは，浮遊性（図 1D）および底棲有孔虫（図 1E），石灰質ナノプランクトン化石（図 1F）といった石灰質の殻をもつ微化石である。浮遊性有孔虫の群集組成解析は，水温や極前線などの水塊境界の移動など，海洋表層環
境復元を行うことができる指標である（例 CLIMAP 1976）。それらの殻に含まれる微量金属の量比変化や同位体比組成変化は，海水量（海水準として近似），塩分，そして水温の指標とすることができる。また
底棲有孔虫についても同様の分析が可能で，深層水の環境復元を行うことができる。北大西洋起源の深層水と南極周辺海域起源の深層水の分布変化の復元に利用されている方法である（例 Boyle and Keigwin
1982）。一方，石灰質ナノプランクトンが生成する有機化合物が水温指標となることも知られている（%UDVVHOOHWDO3UDKODQG:DNHKDP3UDKOHWDO）。
このように，
海洋の水温復元のプロキシには，
1）微化石を使った群集組成解析，2）無機地球化学指標，そして 3）有機地球化学指標の 3 種が存在する。

28

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

1.2. 氷期 - 間氷期の変動
現在の気候状態は間氷期とよばれる時期にあり，およそ P の全球平均海水準（PVOH）上昇を引き起こす量の淡水が陸域に存在している。そのうち約 PVOH がグリーンランド，残りが南極氷床である（Flower, 1999）。約 20,000 年前の最終氷期最盛期（LGM）には，南北半球の氷床が拡大し，全球的な海水
準は P ほど下がった（)DLUEDQNV<RNR\DPDHWDODD）。（図 2）
大陸氷床の消滅や出現を繰り返す，氷期 - 間氷期サイクルはおよそ 250 万年前から始まった（図 3）。
これは，地球の公転軌道要素の変化にともない，太陽からの日射量分布がわずかに変化することが原因であると考えられている（,PEULHHWDO）。公転軌道要素の変化として挙げられる 3 つの要素の一つは ,季節性をもたらす地軸の傾きである（現在は 23.5°）。この地軸傾斜角の変動には 41,000 年の周期性があり，21.0° から 24.5° の角度で変化する。地軸傾斜角が小さい時には季節性が弱められ，夏の暑さも冬の寒さもマイルドになる。そのため，冬に降った雪が融け残ることが可能となり，氷床拡大の時期と大まかには一致する（<RNR\DPDDQG(VDW）。さらに氷床の存在は日射の反射率を高める（アルベドの増大）のため，正のフィードバック機構として地球を冷やす方向に働き，地球は氷期へと移行する。地軸傾斜角が小さくなると逆に間氷期へ戻る。
氷期 - 間氷期の周期は，およそ 100 万年前から 100,000 年周期に変わった（Mudelsee and Schulz
1997：図 3）。これは，地球公転軌道要素の中で氷期 - 間氷期の変化が最も小さい離心率の変化の周期と同調する。もたらされる日射量変化は極めて小さいため，地球気候システム内のフィードバック機構の存在を示唆する。この非線形のフィードバック機構は，緩やかな寒冷化に伴う氷床の成長と，数千年という地質学的には急激な温暖化に伴う氷期の終焉（ターミネーション）をもたらすという点で，寒暖現象に一様に機能しているわけではない。
8 万年前から 1 万 5 千年前まで続いた最終氷期のものが多い。
過去の氷期についての古気候データは，
これらは海洋酸素同位体ステージ（Marine Isotope Stage：MIS）2 から 4 として区分される。それよりも前の氷期は MIS6 および MIS8 などである。後者のデータは少ないため，これらの氷期の状態も最終氷期と同様であったのではないかと考えられていることが多い。
直近の氷期よりも古い時代の氷期のデータが少ない理由は以下のようにまとめられる。まずはサン
プリングの問題である。最終氷期のサンプルは，一般的なコアリング法（例：グラビティーコアやピストンコア）で採取可能である。過去の情報を高時間分解能で採取するためには，堆積速度の大きい堆積物を採取する必要があるが，そのような試料採取には特別にデザインされたコアリング装置とそれを備えた研究調査船が必要となる。現在までにこのようなサンプリングが可能な調査船は，世界にも 3-4 隻しか存在しない。次に年代決定法の問題がある。放射性炭素（ C）の年代決定摘要可能範囲は , 過去 50,000 年間だが，
14

放射性炭素年代の暦年代校正カーブが完全に存在しているわけではないので（5HLPHUHWDO(VDWDQG
<RNR\DPD），例えば海洋コア試料の表層水温データとグリーンランド氷床コアの気温データを対比

29

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

して年代軸をもとめる方法などがとられてきた（Bond et al. 1993）。この方法は 50,000 年をこえる年代についても摘要可能だが，グリーンランド氷床コアの最長記録データは，MIS5.5 とよばれる最終間氷期（12万 5 千年前）までに限られる（1RUWK*5,33URMHFW0HPEHUV）。したがって，MIS6 や 8 といった氷期の年代決定には使用できない。

1.3. 最終氷期の千年規模気候変動
古気候データは，最終氷期の気候が，特に高緯度で不安定だったことを明らかにした（図 4）。お
よそ 1,500 年から 4,500 年の間隔で，数十年の時間スケールにより，急激に間氷期レベルまで気温を上昇させるという大規模な環境変化が繰り返されていた。これらはダンスガード / オシュガー（D/O）イベン
トとよばれている。一方で 5,000 年から 7,000 年の時間間隔をおいて繰り返していた北大西洋の急激な寒冷化現象をハインリッヒイベントとよぶ（Heinrich 1988; Bond et al. 1992）。

1.3.1. ダンスガード - オシュガーイベント
いまのところ D/O イベントの究極の原因は解明されていない。しかし外部要因についても特に有効なものが提唱されていないことから，地球の気候システム内にその原因があるのではと考えられている。氷床コアコアデータの統計学的な検討からは，D/O イベントは 1,500 年周期およびそれと関連した周期によって引き起こされると報告されている（6FKXO]5DKPVWRUI）。1,500 年の主要な周期にラン
ダムノイズが重なり確立共鳴を起こしてイベントを起こすため，基数である 1,500 の倍数である 3,000 年
や 4,500 年での変化が起こるとしている研究もある（Alley et al. 2001）。しかしグリーンランド氷床コアに認められる D/O イベントは 20 回のみで，この説明による確証となるまでには至っていない。
もっとも可能性がある原因として考えられるのは太陽からのエネルギー変化であるが，木材年
1410
輪中のセルロースから抽出した放射性炭素（ C）やアイスコアの Be にはそのような周期変動はみつ

かっていない。より短い数百年スケールの変動と太陽活動との関連性についての報告のみである（例：<DPDJXFKLHWDO+RQJHWDO）。1,500 年周期については，数学的にはこれらの短い周期が相互作用し氷床の熱応答性についての時間スケールに関連した変調を施されることによって出現する可能性も議論されている（%UDXQHWDO&OHPHQV）。実際最終氷期の北大西洋周辺の氷床は，1,500 年周期で変動していたことが，赤鉄鉱が表面に付着した石英や斜長石の IRD の出現の周期性によって確認されている。しかしこの IRD をもたらした氷床変動は相対的に小規模で，これがどのように北大西洋全域の大規模な気温の変化をもたらしたかということについての一致した見解はまだない（Bond et al. 1997）。

30

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

1.3.2. ハインリッヒ イベント
ハインリッヒイベントとは北アメリカのローレンタイド氷床が部分崩壊してハドソン海峡をとおして北西太平洋に大規模氷山をもたらしたイベントである。これはグリーンランドにおいて極めて寒い時期と同時期に起こっており，北大西洋全域に寒冷な気候をもたらした（図 4）。海洋堆積物コアのハインリッ
ヒイベント相当層からは浮遊性有孔虫の化石の存在が極めて限られ，厳しい海洋環境だったことが想像される。さらにそのほとんどが IRD により占められている . また IRD の 20% 以上は古生代の炭酸塩岩で，カナダのハドソン海峡周辺からもたらされたものであることがわかる（Heinrich 1988; Bond et al. 1992）。
多量の IRD が検出されるということは，多量の淡水が氷山として北大西洋域に供給されたということを示しており（<RNR\DPDHWDOE<RNR\DPDDQG(VDW），結果として北大西洋深層水（NADW）の形
成を極端に弱化または完全に停止させた可能性がある（<RNR\DPDHWDOE<RNR\DPDDQG(VDW）。
メキシコ湾流は黒潮のように西岸境界流のひとつで，あたたかく高塩分の水塊を高緯度へ運び，そこで急激に冷却される。これにより高塩分・低温の水塊が移動し，沈み込むことにより NADW が形成され，全球的なサーモスタットとして重要な役割を果たしている，熱塩循環の起点を形成している。このNADW を補填するため，水塊（温暖）が北上し，北大西洋高緯度が温暖となる。一方でこの NADW が形成されなくなると，熱の移動が起こらなくなり，結果として南半球が温暖化する。このため，
北半球で寒冷，
南半球で温暖な南北熱シーソーとよばれる現象がおこる。最終氷期に認められる南極温暖期（AIM）はハ
インリッヒイベントの際に起こっている（例：(3,&$&RPPXQLW\0HPEHUV図 4）。

2. 最終氷期のイベリア半島沖に認められる古海洋変動
ハインリッヒイベントや D/O イベントに付随した気候変動は，大規模な極前線の移動をともない（Bond et al., 1999），西ヨーロッパとりわけイベリア半島沿岸域に大規模な気温 - 水温の変化をもたらす（Schönfeld et al. 2003; de Abreu et al. 2003; Martrat et al. 2004; Bard et al., 2004; Martrat et al. 2007）。ネアンデ
ルタールの絶滅は 40,000 年前のハインリッヒイベント 4（H4）に付随した寒冷イベントと同期しているように見える。現在のプロジェクトの目的のひとつは，ネアンデルタールの絶滅と，この寒冷イベントとの関連性について研究をすすめることである。東大西洋における浮遊性生物の群集組成解析にもとづく古海洋情報は，高い信頼度をもつと考えられ，海洋表層水温の復元も盛んに行われているが，40,000 年前に特化した研究はみうけられない。国際的な大規模気候復元プロジェクトであった CLIMAP の LGM に関する情報である Ʌ の寒冷化（現在と比較して）というデータに基づいた議論が多い。しかし群集組成解
析以外の水温指標をもちいた復元結果は異なる値を示しており，果たして Ʌ の寒冷化という仮定自体が適当であるか検討を要する（セクション 2.2 参照）
。

31

研究報告

North Atlantic environmental conditions during Neanderthal Extinction

2.1. 最終氷期最盛期（/DVW*ODFLDO0D[LPXP：LGM）
最終氷期最盛期の全球表層の気温復元は，CLIMAP 計画において行われた（CLIMAP 1976）。群集
組成解析結果を変換関数により過去の水温情報として導き出すという手法により得られた。この手法をやや改良した方法により求められた結果（Crowley 2000; Ballantyne et al. 2005）は，現在と比べた LGM の時の表層海水温低下を Ʌ とした。これは MD95-2040 コアの解析から求められた報告（Ʌ：deAbreu et al. 2003）よりもかなり低い。MD95-2040 の解析結果も，浮遊性有孔虫の群集組成解析により求められているが，モダンアナログ法という，やや異なる手法により得られた結果である。一方で CLIMAP
により求められた値は有機地球化学的手法であるアルケノン温度計により，MD01-2443 および 2444 に対して得られた結果（Ʌ：Martrat et al. 2007）と整合的である。
MD95-2040 コアの記録はおそらく低すぎるのではないかと考えられる。ここで北大西洋の北部に位置する DSDP609 コアの，浮遊性有孔虫の寒帯指標種解析結果を紹介する。このコアからは前述のようなアルケノンの結果などは報告されていないが，北大西洋で表層水温が Ʌ 以下になった時に卓越して存在可能な種として知られている（Bond et al. 1993）1SDFKLGHUPD（left coiling）の存在比を用いて古海洋情報を復元している（図 4）。それによると LGM 相当層には 1SDFKLGHUPD OHIWFRLOLQJ が 95% 以上含まれており，極めて低水温である Ʌ をわずかに上回る程度お水温であったと考えられる。これは CLIMAP の復元値である Ʌ という結果と整合的である（図 5）。一方で MD95-2040 の LGM 相当層に含まれる N.
SDFKLGHUPD OHIWFRLOLQJ は 90% を下回っており，MD95-2040 の復元水温である Ʌ という水温はおそら
く過大評価している可能性が高い。

2.2. ハインリッヒイベント 4
LGM の表層海水温復元結果をもちいた H4 の古海洋情報復元は最低水温の検討を行うには適当であるかもしれないが，LGM のある時間断面の広範囲なデータの平均値として求めている CLIMAP の結果をそのまま当てはめることは危険である。なぜなら H4 はハインリッヒイベントが起こった直前の温暖イ
ベントの影響も考慮されるべき現象であるからである。堆積物コアは限られた地域の情報を保存している
環境記録媒体であるが，より長時間の変動も正確に保存しているため，それらの変動が持つ，時系列変化として捉えた場合の生態学的ニッチへ与える環境負荷の大小を評価する上で有効である。ネアンデルター
ルの絶滅もこれらを複合的に考慮して検討する必要がある。
イベリア半島周辺の H4 の古気候情報を持つ 3 点のコアリングサイトのうち 2 点は北大西洋（MD952040, MD01-2443, 2444）でもう 1 点は西部地中海である（ODP 977a）（図 6）。MD95-2040 の古海洋デー
タは浮遊性有孔虫の群集組成解析により求められたもので，他の 2 点は石灰質ナノプランクトンが生合成したアルケノンによって得られたデータである（Martrat et al., 2007; 2004）。有孔虫による水温復元では，
水温が Ʌ から 5 または Ʌ まで Ʌ も低下したと報告している（de Abreu et al. 2003）。しかしこの Ʌ32研究項目 B02 2010 年度 研究報告書という MD95-2040 における水温であるが，該当する堆積物の中の 1SDFKLGHUPD（left coiling）の存在率はわずか 80% である。一方で他の 2 点のコアは，H4 における最低水温が Ʌ を切ることはなかったとしている。おそらく 1SDFKLGHUPD（left coiling）の結果を勘案すると Ʌ という水温見積もりは低すぎて，
Ʌ という値は高すぎると思われる。したがって気候モデルの感度確認を行うことが必要で，どの程度のプロキシの水温復元の誤差が，モデルのアウトプットに大きな影響をおよぼすのか検討を行う必要がある。

和文報告書 追加引用文献
Esat, T.M. and Y. Yokoyama (2008). Issues in radiocarbon and U-series dating of corals from the last glacial period,
Quaternary Geochronology, 3(3): 244-252.
Hong, P.K., H. Miyahara, Y. Yokoyama, Y. Takahashi and M. Sato (2011). Implications for the low latitude cloudformations from solar activity and the Quasi-Biennial Oscillation, Journal of Atmospheric and SolarTerrestrial Physics, 73 (5-6): 587-591.
Yamaguchi, Y. T., Y. Yokoyama, H. Miyahara, K. Sho, T. Nakatsuka (2010). Synchronized Northern Hemisphere Climate
Change and Solar Magnetic Cycles during the Maunder Minimum, Proceedings of the National Academy of
Sciences of the USA, 107 (48): 20697-20702.
<RNR\DPD<./DPEHFN3'H'HFNNHU3-RKQVWRQ/.)L¿HOG D 7LPLQJRIWKH/DVW*ODFLDO0D[LPXPIURP
observed sea-level minima, Nature, 406: 713-716.
<RNR\DPD<70(VDW./DPEHFN/.)L¿HOG E /DVWLFHDJHPLOOHQQLDOVFDOHFOLPDWHFKDQJHVUHFRUGHGLQ
Huon Peninsula Corals, Radiocarbon, 42: 383-401.
Yokoyama, Y., P. De Deckker, K. Lambeck, P. Johnston, L.K. Fifield (2001a). Sea-level at the last glacial maximum:
evidence from northwestern Australia to constrain ice volumes for oxygen isotope stage2, Palaeogeography
Palaeoclimatology Palaeoecology, 165: 281-297.
Yokoyama, Y., T.M. Esat, K. Lambeck (2001b). Coupled climate and sea-level changes deduced from Huon Peninsula
coral terraces of the last ice age, Earth and Planetary Science Letters, 193: 579-587.
Yokoyama, Y. and T.M. Esat (2004). Long term variations of uranium isotopes and radiocarbon in surface seawater asrecorded in corals, Global environmental change in the ocean and on land: 279-309.
<RNR\DPD<DQG70(VDW  *OREDO&OLPDWHDQG6HD/HYHO(QGXULQJYDULDELOLW\DQGUDSLGÀXFWXDWLRQVRYHUWKH
past 150,000 years-, Oceanography, 24: 54-67.

33

研究報告

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle

Wing-Le CHAN and Ayako ABE-OUCHI
Atmosphere and Ocean Research Institute, the University of Tokyo

Several hypotheses have been put forward to explain the demise of the Neanderthals. One of them is
UHODWHGWRWKHFOLPDWHLQSDUWLFXODUVXGGHQFOLPDWLFÀXFWXDWLRQVDOWKRXJKLWVH[DFWUROHLVVWLOOEHLQJGHEDWHG
During the period OIS-3 (oxygen isotope stage 3), spanning roughly 65,000 to 25,000 years ago, the climate
across and beyond Europe was characterized by abrupt changes known as D-O (Dansgaard-Oeschger) events
which brought about rapid warming episodes, followed by cooling over a longer period. Preceding some of
the D-O events were Heinrich events, observed during the last glacial period and coinciding with the breakup of ice shelves in the northern hemisphere and release of large amounts of freshwater into the North Atlantic
2FHDQ(YLGHQFHIRUWHPSHUDWXUHÀXFWXDWLRQVFRPHIURPVRXUFHVVXFKDV*UHHQODQGLFHFRUHVIn order to better understand the effect of climate on the change in distribution of both the neanderthal
and modern human population, it is vital that we have a clear picture of the climate and landscape during theOIS-3. For this, it is also important to include simulations of the extent of the ice sheets as they can have asubstantial effect on the climate over paleoclimate timescales. However, a direct coupling between a general
FLUFXODWLRQPRGHO *&0 ZLWKDQLFHVKHHWPRGHOLVH[WUHPHO\FRVWO\LQWHUPVRIFRPSXWDWLRQDOUHVRXUFHVHYHQ
more so when models of higher resolution are used. For example, a 100,000 year simulation of the atmosphere,
oceans and ice sheets could require 30 years to complete.
To circumvent this problem, there are several approaches to modeling the climate of the past glacialinterglacial cycle, and it is usually necessary to combine these various methods as each one serves a particularpurpose and yet has its own limitations. Firstly, an ice-sheet model (eg IcIES, the Ice sheet model for Integrated
Earth system Studies, Abe-Ouchi et al. 2007) can be used to simulate the extent of the northern hemisphere
ice sheets at various times of the glacial cycle. To overcome the issue of computing time, a simple climate
PRGHOLVUXQWRREWDLQW\SLFDOFOLPDWHVDWFHUWDLQSHULRGVRILQWHUHVWVXFKDVWKH/DVW*ODFLDO0D[LPXPDQG
these mean-climate states are then used as input data to drive the ice sheet model. Secondly, a fully coupled
DWPRVSKHUHRFHDQJHQHUDOFLUFXODWLRQPRGHO $2*&0 FDQEHXVHGWRVLPXODWHWKHJOREDOFOLPDWHZKLOHDOVR
incorporating land processes. For a grid resolution of 200km, a 500-year model integration requires at least 5months of real computing time. Thirdly, a simpler model consisting of an atmospheric component coupled toDRQHOD\HURFHDQVODE $6*&0 PD\EHXVHG'HVLJQHGWRPRGHODWPRVSKHULFDQGODQGSURFHVVHVRQO\D\HDUPRGHOLQWHJUDWLRQZLWKWKHVDPHJULGUHVROXWLRQUHTXLUHVPHUHO\GD\VWRFRPSOHWH)LQDOO\$2*&0V
of higher resolution can be employed to overcome spatial inadequacies. The obvious drawback is the huge
computation time involved - for a 60 km grid resolution, a 10-year integration requires 10 days and 1000 node34

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

hours. In some cases, a high resolution
model can be nested within a lower
UHVROXWLRQ JOREDO *&0 DQG DQDO\VLV
is focused on the area covered by theregional model.
A coupled atmosphere-oceanODQG *&0 ZDV XVHG WR VLPXODWH
snapshots of the climate at every
10,000 years within the last glacialinterglacial cycle, which dates backto approximately 125,000 years
before present, up to the Eemianinterglacial. The model employed is
FDOOHGWKH0RGHOIRU,QWHUGLVFLSOLQDU\
5H VH DU FK  R Q & O L PD W H  0 ,5 2& 
developed at the institutes CCSR/
1,(6)5&*& LQ -DSDQ . 0RGHODevelopers 2004). This comprisesof separate components, namely the)LJXUH,QVRODWLRQ FDOFXODWHGIRUODWLWXGH1GXULQJ-XO\ DWPRVSKHULF
CO2 concentration and sea level changes during the last glacial cycle.
atmosphere, ocean and land surface,
Sea level changes calculated from the ice sheet model, IcIES, are plottedwhich are linked to one another by
for comparison.
図 1.
最終氷期最盛期における日射量（緯度 65º の 6 月を対象に算
the exchange of heat and water which出），大気中 CO2 濃度および海水準変動．比較のために氷床モデ
GULYHWKHFOLPDWHRQRXUSODQHW0RUH
ル IcIES から算出された海水準変動を図示している．
complicated versions of this and othermodels in general can incorporate
additional components to simulate the growth of ice sheets or the dynamics of surface vegetation. The
atmospheric component of the present model has a horizontal resolution of T42, or about 2.8o latitude by 2.8o
ORQJLWXGHZKLFKURXJKO\WUDQVODWHVWRDJULGVL]HRINPRYHUWKH(XURSHDQFRQWLQHQW0,52&KDVDOUHDG\been used for a wide variety of climate simulations, ranging from 21st century global warming projections tosimulations of the distant past, such as the mid-Holocene, 6 ka BP (Ohgaito and Abe-Ouchi. 2007) and the Last
*ODFLDO0D[LPXPND%3 2WWR%OLHVQHUHWDO 
Conditions need to be specified within the model for each time period. These include orbital forcing
DQGDWPRVSKHULFFDUERQGLR[LGHFRQFHQWUDWLRQ2UELWDOIRUFLQJDVGHVFULEHGE\WKH0LODQNRYLWFKWKHRU\LVWKH
combined effect of the changes in the Earth's movement and is well understood. The separate parameters are theeccentricity, obliquity (axial tilt) and precession of the Earth's orbit. Eccentricity is a measure of the departureof the earth's orbit from a circular path. Obliquity refers to the variation in the earth's axial tilt with respect tothe plane of its orbit and varies between 22.1o and 24.5o. With decreasing obliquity, the surface receives lessinsolation during the summer in either hemisphere. This tends to favor glaciation by melting less snow during
WKHVXPPHU3UHFHVVLRQLVWKHFKDQJHLQGLUHFWLRQRIWKHHDUWK VD[LVUHODWLYHWRWKH¿[HGVWDUV(DFKSDUDPHWHU
contributes with a certain periodicity (about 100 k 41 k and 26 k years, respectively) and their collective effects
are used to calculate the insolation forcing (Figure 1). Atmospheric carbon dioxide variations of the past come
IURPVRXUFHVVXFKDV*UHHQODQGDQG$QWDUFWLFLFHFRUHVZKLFKFRQWDLQWUDSSHGEXEEOHVRIDLU

35

研究報告

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle

Figure 2. Left: Present-day temperature and precipitation over Syria. Right: Simulated change in temperature over the same
region and the contributions from orbital parameters alone and from orbital parameters and greenhouse gases together.
図 2. （左）現在のシリアにおける年間気温と降水量の変化．
（右）同地域における軌道パラメータのみを寄与させた
古気温および軌道パラメータと温室効果ガスを合わせて寄与させた古気温の変化．

)LJXUH&RPSDULVRQRIVXUIDFHDLUWHPSHUDWXUHVGHWHUPLQHGIURPLFHFRUHGDWDLQ$QWDUFWLFD 'RPH) DQG*UHHQODQG *5,3 with those simulated by models and the individual contributions from orbital parameters and greenhouse gases.
図 3. 南極大陸（DomeF）とグリーンランド（GRIP）の氷床コアデータから決定される地表気温と軌道パラメータおよび温室効果ガスをそれぞれ寄与させたモデルから算出される古気温の比較．

Results from time slices at every 10,000 years give a time series of the changes in temperatures as in
Figure 2. The individual effect of each forcing can be isolated by leaving other forcing parameters unchanged
from the present day and repeating the experiments. As the figure shows, the effect on temperature ofgreenhouse gases is much larger than that of orbital parameters. Figure 3 highlights the importance of theeffects of ice sheets. The orbital and greenhouse gas forcings together, during most periods, fail to give
DSURSHUVLPXODWLRQRIWKHWHPSHUDWXUHVUHFRUGHGLQWKHLFHFRUHVRI*UHHQODQGDQG$QWDUFWLFD6LPXODWHG
WHPSHUDWXUHVDUHQRWVXI¿FLHQWO\ORZIRUPRVWRIWKHJODFLDOF\FOH,QFOXGLQJWKHH[WHQWDQGWRSRJUDSK\RIWKHQRUWKHUQKHPLVSKHUHLFHVKHHWVZKLFKKDYHEHHQVSHFL¿FDOO\FRPSXWHGIRUHDFKUHOHYDQWWLPHVOLFHVLPXODWHG
temperatures are better reconciled with ice core data, although the experiments do not appear to capture the
PLQLPXPWHPSHUDWXUHVRIWKHVWDGLDOVLQ*UHHQODQG2YHU$QWDUFWLFDLQFOXVLRQRIFKDQJHVLQWKHLFHVKHHWWKHUH
JLYHVJRRGDJUHHPHQWGXULQJWKH/DVW*ODFLDO0D[LPXP

36

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書)LJXUH'DQVJDDUG2HVFKJHUF\FOHVDQG+HLQULFKHYHQWVDVLQIHUUHGIURP*UHHQODQGLFHFRUHGDWD
図 4. グリーンランド氷床コアから推定されるダンスガード - オシュガーサイクルとハインリッヒイベント

The release of freshwater into the North Atlantic Ocean during the abrupt Heinrich events is thought tohave reduced the strength of the North Atlantic Deep Water current and thus reduce temperatures over Europe.
To mimic the effects of the release of freshwater into the North Atlantic Ocean, some model simulations may
LQFOXGH ZDWHUKRVLQJ ZKHUHE\IUHVKZDWHULVDUWL¿FLDOO\UHOHDVHGRYHUWKHQRUWKHUQ1RUWK$WODQWLF 0DQDEHDQG6WRXIIHU :DWHUKRVLQJLQRXUH[SHULPHQWVODVWVIRUDSHULRGRI\HDUVDIWHUZKLFKWKHKRVLQJLV
switched off. The rate of fresh water released is set to either 0.05 Sv or 0.1 Sv (1 Sverdrup=106 m3/s). Theseexperiments are carried out for three glacial states (Figure 5): an interglacial climate, as in the pre-industrial(conditions circa 1850); a mid-glacial climate, as in the geologically brief cold climatic conditions of the<RXQJHU'U\DVND%3RU2,6DIXOOJODFLDOFOLPDWHDVLQWKH/DVW*ODFLDO0D[LPXPND%3)RUD
Sv hosing (Figure 5), results show that, in all cases, irrespective of the glacial state, Antarctica warms after 400500 years, except over the Weddell Sea during an interglacial. In the northern hemisphere, there is an opposite
effect, with temperatures decreasing, particularly over the northern North Atlantic. However, the cooling ismuch smaller during a full glacial.

Figure 5. Change in temperature due to 0.1Sv hosing for (a) interglacial, (b) glacial and (c) full glacial. Values are averaged overyears 400-500.
図 5. 0.1 Sv の放水実験による（a）間氷期（b）氷期（c）氷期最盛期の気温変化。気温は，400-500 年の平均を示す．

37

研究報告

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle:HSODQWRIXUWKHULQYHVWLJDWHWKHLQÀXHQFHRIWKHFKDQJHVLQWKHJODFLDOLQWHUJODFLDOF\FOHDQGRIWKH
D-O events on the climate and vegetation of Africa and Eurasia using methods already described. Snapshots
DWLQWHUYDOVOHVVWKDQ\HDUVZLOOEHWKHREMHFWLYHDQGUHVXOWVZLOOEHYHUL¿HGFDUHIXOO\ZLWKDYDLODEOH
proxy data The factors of climate change which are important for human evolution will also be examined, for
H[DPSOHWKHH[SDQVLRQRUUHGXFWLRQRIGHVHUWVDQGIRUHVWVDQGFKDQJHVLQVHDVRQDOSUHFLSLWDWLRQ0RUHRYHU
the changes in climate, hydrology and vegetation that are associated with abrupt climate changes of D-O events
will be investigated.

References
Abe-Ouchi, A. and F. Saito (2007). Climatic Conditions for modeling the Northern Hemisphere ice sheets throughout theice age cycle, Clim. Past, 3: 423-438.
'DQVJDDUG:6--RKQVHQ+%&ODXVHQ''DKO-HQVHQ16*XQGHVWUXS&8+DPPHU&6+YLGEHUJ-3
6WHIIHQVHQ$(6YHLQEM|UQVGRWWLU--RX]HO*%RQG  (YLGHQFHIRUJHQHUDOLQVWDELOLW\RISDVWFOLPDWH
from a 250-kyr ice-core record, Nature, (364): 218-220.
.0RGHO'HYHORSHUV  .&RXSOHG*&0 0,52& 'HVFULSWLRQ.WHFKQLFDOUHSRUW>(GV+DVXPL+DQG
(PRUL6@&HQWHUIRU&OLPDWH6\VWHP5HVHDUFK7KH8QLYHUVLW\RI7RN\R-DSDQ
0DQDEH6DQG5-6WRXIIHU  &RXSOHGRFHDQDWPRVSKHUHPRGHOUHVSRQVHWRIUHVKZDWHULQSXW&RPSDULVRQWR
Younger Dryas Event, Paleoceanography, 12: 321-336.
Ohgaito, R. and A. Abe-Ouchi (2007). The role of ocean thermodynamics and dynamics in Asian summer monsoon
changes during the mid-Holocene, Climate Dynamics,2WWR%OLHVQHU%/56FKQHLGHU(&%UDG\0.XFHUD$$EH2XFKL(%DUG3%UDFRQQRW0&UXFL¿[&'+HZLWW0.DJH\DPD20DUWL$3DXO$5RVHOO0HOp&:DHOEURHFN6/:HEHU0:HLQHOW<<X 
$FRPSDULVRQRI30,3PRGHOVLPXODWLRQVDQGWKH0$5*2SUR[\UHFRQVWUXFWLRQIRUWURSLFDOVHDVXUIDFH
temperatures at last glacial maximum, Climate Dynamics,  

38

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

最終氷期 ‒ 間氷期サイクルの気候モデリング陳 永利，阿部 彩子
東京大学 大気海洋研究所

ネアンデルタール絶滅の原因については，いくつかの仮説が提唱されている。その影響については議論があるが，急激な気候変化がネアンデルタール絶滅の原因のひとつとして考えれている。およそ
65,000 年から 25,000 年の OIS-3（酸素同位体ステージ 3）ではヨーロッパ全域からその周辺域にかけて，
D-O（ダンスガード - オシュガー）イベントと呼ばれる急激な温暖化とその後に続く長期的な寒冷化による突発的気候変動が発生したことは特筆に値する。いくつかの D-O イベントの前には北半球の棚氷崩壊と北大西洋への大量の淡水流入が同時に見られるハインリッヒイベントが観測されている。このような気温変動は，グリーンランド氷床コアなどのデータから明らかにされてきた。
ネアンデルタールと現代人類集団の分布変化における気候変動の影響を詳細に議論するためには，
OIS-3 の気候や景観を解明することが極めて重要となる。また，古気候時間スケールでの気候変動を議論するときに実質的な影響力を持つ氷床についても，その挙動をシミュレートすることが必要となる。しかし，氷床モデルを直接組み込んだ大循環モデル（GCM）では，計算リソースに莫大なコストがかかり，高解像度のモデルシミュレーションは現実的ではない。例えば，100,000 年間の大気，海洋および氷床のシミュレーションの計算には，およそ 30 年かかる。
この計算コストの問題を回避して，過去の氷期 - 間氷期サイクルの気候をモデリングする手法はい
くつか存在するが，ある目的に特化しており，それぞれ限界があるモデルを組み合わせることが必要となる。第一に，氷床モデル（例えば，IcIES，the Ice Sheet model for Integrated Earth system Studies, Abe-Ouchi
et al. 2007）は，北半球の氷床拡大を様々な時代でシミュレートすることができる。計算時間の課題を乗り越えるためは，まず最終氷期最盛期のような研究対象時期の典型的な気候を単純な気候モデルでシミュレートし，得られた平均的気候状態を氷床モデルの入力データとして利用する。また第二に挙げられる大気 - 海洋結合大循環モデル（AOGCM）は，地陸での作用も含めた地球規模の気候をシミュレーションできる。ただし，200 km グリッドの解像度で 500 年間のモデルを積分すると，シミュレートに少なくとも 5 ヶ月が必要となる。第三に挙げられる方法には，海洋を 1 層のスラブとして大気コンポーネントと結合することで単純化をはかる手法（ASGCM）がある。大気と陸地だけのモデルを構築した場合，50 年スケールのモデルを，上記と同じ解像度で計算した場合，2 日間で完了する。最後に高解像度の AOGCM では，空間的なシミュレーションの欠点を補うことが可能である。このモデルの欠点も，莫大な計算時間である。
例えば，60 km グリッドの解像度で 10 年積分のシミュレーションを行った場合，10 日間で 1,000 ノード・時間が必要となる。場合によっては，高解像度のモデルで，低解像度の全球 GCM の内挿することができ，局地的なモデルを研究対象とする地域にだけに焦点を当ててシミュレートすることもできる。
大気 - 海洋 - 陸地結合モデルは，エーミアン間氷期を含む 125,000 年前から今日に至る氷期 - 間氷

39

研究報告

Modeling the Climate of the Last Glacial-Interglacial Cycle

期サイクルまでの古気候分布を 10,000 年ごとにシミュレートすることが可能である。採用したモデル
は，MIROC（Model for Interdisciplinary Research on Climate）と呼ばれ，東京大学大気海洋研究所気候シス
テム研究系，国立環境研究所，地球環境フロンティア研究センターの共同開発で作成された（K-1 Model
Developers 2004）。このモデルは，大気，海洋，陸地といった独立した構成要素から成り，各要素は，地球の気候変化を生み出す熱と水の交換を行うことで互いに結びつけられている。一般に，より高次のバージョンや他のモデルでは，氷床の成長や地表植生の動態をシミュレートするための追加コンポーネントを組み込むことができる。現在のモデルの大気コンポーネントでは，水平解像度 T42 を採用している。この解像度は，およそ緯度 2.8º，経度 2.8º を 1 グリッドとし，ヨーロッパ大陸で概算すると 1 グリッド 200
km2 となる。MIROC は，21 世紀の地球温暖化予測のみならず，6 千年 BP の完新世中期（Ohgaito and AbeOuchi 2007）あるいは 2 万 1 千年 BP の最終氷期最盛期（Otto-Bliesner et al. 2009）のような古気候のシミュ
レーションへ既に応用されている。
各時代のシミュレーションモデルを定義するために，軌道強制力と大気中二酸化炭素濃度といった条件設定が必要となる。ミランコビッチ理論で取り上げられている軌道強制力とは，地球の運動に関する
周期変動を結合した複合効果で示されており，理解が進んでいる。軌道強制力を決定する独立変数として，
離心率，傾斜角および自転軸の歳差運動が挙げられる。離心率とは，円軌道に対する地球の公転軌道のずれの大きさを示す。傾斜角は，地球の公転軌道面に対する地軸の傾斜角変化を表し，22.1º から 24.5º の間で変化している。傾斜角の減少により，北半球一帯で地表が受ける夏期の日射量が減少する。この効果は，夏期の融雪を阻害し氷河作用を促進する。歳差運動とは，恒星の位置から観測される地軸自体の回転運動である。各パラメータは，一定の周期性（各周期はそれぞれ，約 100 万年，約 4.1 万年および約 2.6 万年）
を持っており，これらの複合効果から日射強制を算出することができる（図 1）。過去の大気中二酸化炭
素濃度変動は，グリーンランドや南極の氷床コアに捕捉された空気から復元されている。
10,000 年毎の古環境シミュレーションは，図 2 のように気温変化を時系列で示すことが可能である。
各強制力によってもたらされる個々の効果は，他の強制力パラメータを今日と同じままにしてシミュレー
ションを繰り返し試行することで分離できる。図でも示されているように，温室効果ガスによる気温への影響は軌道パラメータによる寄与よりも大きい。また図 3 では，氷床効果がはっきりと示されている。
大部分の時期では，軌道と温室効果ガスの強制力を一緒に算出しても，グリーンランドおよび南極大陸の氷床コアから復元された古気温データと一致しない。氷河期に対しては推定された気温の低さが十分でない。該当時期において北半球に存在する氷床の地勢と広がりをシミュレーションに含めることで，推定される気温が氷床コアデータと良く整合する。ただし，この手法では，グリーンランドの亜氷期における最低気温を推定することはできない。南極大陸における氷床変化もシミュレーションに用いることで，最終氷期最盛期の古気温推定がプロキシデータと良く一致するようになるのである。
突発的に発生するハインリッヒイベントによってひきおこされる北大西洋への淡水流入は，北大西40

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

洋の深層海流を弱め，結果としてヨーロッパの気温を低下させる。北大西洋への淡水流入の温度効果を再現するため，いくつかのモデルシミュレーションは人工的に北大西洋海域へ淡水を放出する淡水流入実験を実装している（Manabe and Stouffer 1997）。淡水流入実験では，淡水放出を停止させてから 500 年間の気温変化をシミュレートしている。淡水の放出量は 0.05 Sv または 0.1 Sv（1 Sverdrup = 106 m /s）に設定し，
3

3 通りの氷河状態下でシミュレーションを試行した（図 5）。3 通りの氷河状態は，以下の時代で代表した：
間氷期を代表して産業革命前（AD 1,850 年頃）；氷期として 12 Ka BP あるいは OIS-3 の短期的な寒冷イベントであるヤンガードリアス；氷期最盛期として 21 ka BP の最終氷期最盛期。0.1 Sv にてシミュレーショ
ンを行った結果を図 5 に示した。間氷期のウェデル海域を除き，氷河状態に関係なく 3 通り全てで，南極大陸が放水後 400-500 年で温暖化する。また北半球では，特に北大西洋域において気温の低下が見られ，
南極大陸とは反対の効果をうける。ただし，この寒冷化は氷期最盛期では非常に小さい。
我々は，ここで取り上げたシミュレーションモデルを用いて，氷期 - 間氷期サイクルや D-O イベ
ントにおけるアフリカやユーラシアの詳細な古気候変化および古植生変化の復元を計画している。また，
10,000 年よりも短い時間間隔でのシミュレーションを実施して，地球化学プロキシとの比較から詳細な検証を行う事ができる。以上から，砂漠や森林の拡大や縮小，降水量の季節変化など，人類進化に重要な気候要素の検討が行えると期待される。加えて，D-O イベントの突発的な気候変化に関連する気候，水循環や植生の変化についても研究を進める。

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班会議

班会議

第 1 回班会議
日時：2010 年 8 月 31 日（火）会場：東京大学 柏キャンパス 生命棟 502

第 2 回班会議
日時：2010 年 11 月 25 日（水）会場：東京大学 柏キャンパス 図書館セミナー室
参加者：米田 穣（B02 代表者），阿部 彩子（B02 分担者），小口 高（B02 分担者），中橋 渉（B01
班研究協力者），仲田 大人（A01 班研究協力者），大学院生などオブザーバ 15 名
研究紹介
“Modeling climate impacts on the environment of the last Neanderthals during the last glacial
period: some results from the collaborations between climatologists from LSCE and archaeologists
from PACEA and University of Montreal”
Masa KAGEYAMA（海外共同研究者：Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement）
これまでフランスで行われてきた考古学者と古気候研究者の共同研究について紹介がなされた。とくに，Banks et al.（2008a, b）に関する方法論について，紹介いただいた。加えて，Europe Research Counsil によって今年度よりサポートが開始された Advanced Project “Tracing
the evolution of symbolically mediated behaviors within variable environments in Europe and southern
Africa.” が紹介された。

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書“Eco-cultural niche modeling (ECNM) by the Genetic Algorithm for Rule-Set Prediction (GARP):
an intensive review”
近藤 康久（研究協力者：東京大学 空間情報研究センター）
Banks et al.（2008 a）では，Genetic Algorithm for Role-set Prediciton を用いて，最終氷期最盛期頃の後期旧石器文化の分布状況（Solutlean と Epigravettian）と生態パラメータの関係性を抽出した。生態学的な予測では両者の分布はおおまかに重なると考えられたが，実際の分布からは前者がより寒く湿潤な環境に適応していたことが示された。さらに，Banks et al.（2010b）では，
旧人・新人の生態学的ニッチについて，気温および降水量を生態学的なパラメータとして，分布予測が行われ実際の遺跡分布状況と比較検討することによって，ハインリッヒイベント 4（H4）
前後にみられた旧人の分布縮小は新人の影響が考えられるとしている。生態学的予測モデルの原理と方法について紹介した上で，新人の学習能力進化と気候変動の関係について，応用が可能であろうという見通しが示された。
“Neanderthal hunting ecology in the northern Levant during OIS-3”
Mark DIAB( 研究協力者 ; 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 )動物考古学的に新人と旧人の狩猟対象の比較研究から，両者の狩猟パターンについて比較検討が行われている。欧州および西アジアでは，狩猟対象動物の種組成，年齢構成，出現部
位頻度について，明確な相違が認められていない。一方，歯セメント質の偏光顕微鏡による年輪観察から，狩猟季節を復元した研究からは新人では遺跡の季節的な利用が示されたのに対し，旧人の通年的な利用が指摘されている。本研究ではシリア共和国デデリエ洞窟から出土した動物遺存体を用いて，ガゼルの年齢構成を復元したところ，西アジアの旧人および解剖学的現代
人の傾向と一致することが示された。また，歯エナメル質のストロンチウム同位体を成長方向に従って連続分析し，季節的な移動の復元を試みた予備的な結果について報告した。
第 3 回班会議
日時：2010 年 11 月 27 日（水）会場：東京大学 柏キャンパス 図書館セミナー室

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班会議

第 4 回班会議
日時：2010 年 12 月 28 日（火）会場：東京大学 柏キャンパス 新領域生命棟講義室
参加者：米田 穣（研究代表者），阿部 彩子・小口 高・横山 祐典（研究分担者），丸川 雄三（総括班研究分担者），仲田 大人（A01 班研究協力者），Masa KAGEYAMA（海外研究協力者），近藤 康
Stephen OBROCHTA（研久（研究協力者），Wing-Le CHAN（研究協力者），Mark DIAB（研究協力者），
究協力者候補），大学院生オブザーバー 15 名
演題
（1）
「学術用途向けのインターネット GIS と考古研究」
小口 高（東京大学 空間情報科学研究センター：研究分担者 )近藤 康久（東京大学 空間情報科学研究センター：研究協力者 )（2）「地球化学プロキシを用いた古環境復元と人類進化研究」
Stephen OBROCHTA（東京大学 大気海洋研究所 横山研：研究協力者候補 )講演要旨（1）「学術用途向けのインターネット GIS と考古研究」小口 高，近藤 康久
小口から，現在研究に主に使用している GIS サーバーである ArcGIS について，その機能が紹介された。また，小口らによって作成された日本列島における扇状地地形データベースについて，そのサーバー運用方法などが紹介された。現在，当データベースは運用が停止しているとの報告があったが，丸川によって国立情報学研究所のサーバーでの運用・公開の可能性について提案がなされた。
続いて，近藤からは本計画研究で構築した ArcGIS システムのデモンストレーションが行われた。また，今年度 Access を用いて構築されたで西アジア地域のデータについての年代デー
タの情報変換方法についての報告がなされた。
（2）「地球化学プロキシを用いた古環境復元と人類進化研究」Stephen OBROCHTA
講演者が博士論文研究で行った北大西洋の深海コアを用いて，地球化学プロキシからどのような情報を抽出することができるのか，また交替劇でしばしば注目される MIS3（海洋酸素同位体ステージ 3）における急激な環境変動（ハインリッヒイベントとダンスガード・オシュガー
サイクル）のデータ紹介と，ホモ・サピエンスの進化によって重要であった MIS6（2 〜 1.2 万年前）の対比がなされた。MIS3 と比較して MIS6 は安定した気候状態であり，ハインリッヒイベント
やダンスガードオシュガーサイクルが弱かった可能性があることが指摘された。さらに，アフリカの地上情報との対比などが可能となれば人類進化への影響を検討できることが期待される。

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

一般公開セミナー

日時：2011 年 1 月 19 日（水）17 : 30 - 20 : 00
会場：国立科学博物館 新宿分館 資料館 1F 会議室
演題（1）”Modeling climate impacts on the environment of the last Neanderthals during the last glacial
period: some results from the collaborations between climatologists from LSCE and archeologists
from PACEA and University of Montreal”
Masa Kageyama (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement) 通訳：近藤 康久（2）「古気候変動と人類の進化：シミュレーション実験の到達点」
阿部 彩子（東京大学 大気海洋研究所）
講演要旨（1）”Modeling climate impacts on the environment of the last Neanderthals during the last glacial
period: some results from the collaborations between climatologists from LSCE and archeologists
from PACEA and University of Montreal” Masa KAGEYAMA
日本の考古学者を対象として，この 10 年ほどの間にフランスとカナダで実施してきた，
古気候シミュレーションと考古学との共同研究について，自身の経験を踏まえて紹介された。
ネアンデルタールとクロマニオンの交替劇については，GAAP（遺伝的アルゴリズム）を用いた生態・文化ニッチモデルの応用について紹介があった。基本的に全球モデルを使用するため，研究対象とする地域の解像度を上げる必要があるが，気候モデル研究ではそれが非常に挑戦的であることが指摘された。
（2）「古気候変動と人類の進化：シミュレーション実験の到達点」 阿部 彩子
気候シミュレーションがどのような原理によって行われているかについて，ミランコビッ
チサイクルから，現在の大気・海洋・氷床結合モデルまでの紹介があった。我が国における考
古学への応用はほとんど行われていないが，現状では植生を正確に復元するための手法も開発しており，気候変動と人間活動の関係について，より具体的な因果関係を議論することが可能であることが紹介された。
旧人・新人の生態学的ニッチについて，気温および降水量を生態学的なパラメータとして，
分布予測が行われ実際の遺跡分布状況と比較検討することによって，ハインリッヒイベント 4（H4）前後にみられた旧人の分布縮小は新人の影響が考えられるとしている。生態学的予測モデ
ルの原理と方法について紹介した上で，新人の学習能力進化と気候変動の関係について，応用が可能であろうという見通しが示された。

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研究業績

研究業績

Publications

原著論文（査読付） Research papers
米田 穣

Minoru YONEDA

Naito, Y.I., N.V. Honch, Y. Chikaraishi, N. Ohkouchi, M. Yoneda 2010 Quantitative evaluation of marine protein
contribution in ancient diets based on nitrogen isotope ratios of individual amino acids in bone collagen: aninvestigation at the Kitakogane Jomon Site. American Journal of Physical Anthropology 143: 31-40.
Niato, Y.I., Y. Chikaraishi, N. Ohkouchi, H. Mukai, Y. Shibata, N.V. Honck, Y. Dodo, H. Ishida, T. Amano, H. Ono, M.
Yoneda 2010 Dietary reconstruction of the Okhotsk Culture of Hokkaid, Japan, based on nitrogen isotopic
composition of amino acids: implication for the correction of radiocarbon marine reservoir effects on humanbones. Radiocarbon 52: 671-681.
Yoshida, K., T. Hara, D. Kunikita, Y. Miyazaki, T. Sasaki, M. Yoneda, and H. Matsuzaki 2010 Pre-bomb marine reservoir
DJHVLQWKH:HVWHUQ3DFL¿FRadiocarbon 52: 1197-1206.
Nakagawa, R., N. Doi, Y. Nishioka, S. Nunami, H. Yamauchi, M. Fujita, S. Yamazaki, M. Yamamoto, C. Katagiri, H.
Mukai, H. Matsuzaki, T. Gakuhari, M. Takigami, M. Yoneda 2010 The Pleistocene human remains from
Shiraho-Saonetabaru Cave on Ishigaki Island, Okinawa, Japan, and their radiocarbon dating. Anthropological
Science 118(3): 173-183.
Ono, R., S. Speghondo, M. Yoneda 2010 Changing marine exploitation during Late Pleistocene in Northern Wallacea:
VKHOO¿VKUHPDLQVIURP/HDQJ6DUUX5RFNVKHOWHULQ7DODXG,VODQGVAsian Perspectives 48(2): 318-341.
山崎 真治・片桐 千亜紀・米田 穣 2010「白保竿根田原洞穴遺跡の発掘調査と沖縄における更新世人類研究の現段階」『考古学研究』57(3): 1-6.
Zin-Maung-Maung-Thein, M. Takai, H. Uno, J.G. Wynn, N. Egi, T. Tsubamoto, Thaung-Htike, Aung-Naing-Soe,
Maung-Maung, N. Nishimura,M. Yoneda 2011 Stable isotope analysis of the tooth enamel of Chaingzauk
mammalian fauna (late Neogene, Myanmar) and its implication to paleoenvironment and paleogeography.
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 300: 11-22.

阿部 彩子

Ayako ABE-OUCHI

Kurahashi-Nakamura, T., A. Abe-Ouchi, Y. Yamanaka 2010 Effects of physical changes in the ocean on the atmospheric
pCO2: glacial-interglacial cycles. Climate Dynamics 35(4): 713-719.
<DQDVH:$$EH2XFKL$1XPHULFDO6WXG\RQWKH$WPRVSKHULF&LUFXODWLRQRYHUWKH0LGODWLWXGH1RUWK3DFL¿F
during the Last Glacial Maximum. Journal of Climate 23: 135-151.
Saito, F., A. Abe-Ouchi 2010 Modelled response of the volume and thickness of the Antarctic ice sheet to the advance ofthe grounded area. Annals of Glaciology 51(55): 41-48.
Lu, J-M., S-J. Kim, A. Abe-Ouchi, Y. Yu, R. Ohgaito 2010 Arctic Oscillation during the mid-Holocene and last glacial
maximum from PMIP2 coupled model simulation. Journal of Climate 23 (14): 3792-3813.
Calov, R., R. Greve, A. Abe-Ouchi, et al. 2010 Results from the Ice-Sheet Model Intercomparison Project-Heinrich Event
INtercOmparison (ISMIP HEINO). Journal of Glaciology 56 (197): 371-383.
Okazaki, Y, A. Timmermann, L. Menviel, N. Harada, A. Abe-Ouchi, M.O. Chikamoto, A. Mouchet, H. Asahi 2010
'HHSZDWHU)RUPDWLRQLQWKH1RUWK3DFL¿F'XULQJWKH/DVW*ODFLDO7HUPLQDWLRQScience 329(5988): 200-204.

46

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

Siddall, M., A. Abe-Ouchi, M. Andersen, et al. 2010 The sea-level conundrum: case studies from palaeo-archives. Journalof Quaternary Science 25(1): 19-25.
Timmermann, A, J. Knies, O. E. Timm, A. Abe-Ouchi, T. Friedrich 2010 Promotion of glacial ice sheet buildup 60-115 ka
B.P by precessionally paced Northern Hemispheric meltwater pulses. Paleoceanography 25: PA4208.
Tachiiri, K., J. C. Hargreaves, J. D. Annan, A. Oka, A. Abe-Ouchi, M. Kawamiya 2010 Development of a systememulating the global carbon cycle in Earth system models. Geosci. Model Dev. 3: 365-376.
Blatter, H., R. Greve, A. Abe-Ouchi 2010 A short history of the thermomechanical theory and modelling of glaciers andice sheets. Journal of Glaciology 56(200): 1087-1094.
Yokoyama, Y., A. Suzuki, F.Siringan, Y. Maeda, A. Abe-Ouchi, R. Ohgaito, H. Kawahata, H. Matsuzaki 2011 MidHolocene palaeoceanography of the northern South China Sea using coupled fossil-modern coral andAtmosphere-Ocean GCM model. Geophysical Research Letters 38: L00F03, doi:10.1029/2010GL044231.
Greve, R., F. Saito, A. Abe-Ouchi 2011 Initial results of the SeaRISE numerical experiments with the models SICOPOLIS
and IcIES for the Greenland Ice Sheet. Annals of Glaciology 52: 58.
Menviel, L., A. Timmermann, O. Timm, A. Mouchet, A. Abe-Ouchi, M.O. Chikamoto, N. Harada, R. Ohgaito, Y. Okazaki5HPRYLQJWKH1RUWK3DFL¿FKDORFOLQHHIIHFWVRQJOREDOFOLPDWHRFHDQFLUFXODWLRQDQGWKHFDUERQF\FOH
Deep-Sea Research II Special volume, In press.
Murakami, S., R. Ohgaito, A. Abe-Ouchi 2011 Atmospheric Local Energetics and Energy Interactions between Mean and
Eddy Fields. Part II: An Example for the Last Glacial Maximum Climate. Journal of Atmospheric Research:
In press.
Oka, A., E. Tajika, A. Abe-Ouchi, Kubota 2011 Role of the ocean in controlling atmospheric CO2 concentration in thecourse of global glaciations. Climate Dynamics: DOI: 10.1007/s00382-010-0959-z, In press.
Chikamoto, M.O., L. Menviel, A. Abe-Ouchi, R. Ohgaito, A. Timmermann, Y. Okazaki, N. Harada, A. Oka, A. Mouchet
2011 Variability in North Pacific intermediate and deep water ventilation during Heinrich events in two
coupled climate models. Deep-Sea Research II Special volume: In press.
Oka, A., A. Abe-Ouchi, M. Chikamoto, T. Ide 2011 Mechanisms controlling export production at the LGM: effects of
FKDQJHVLQRFHDQLFSK\VLFDO¿HOGVDQGDWPRVSKHULFGXVWGHSRVLWLRQGlobal Biogeochemical Cycles: In press.

横山 裕典 Yusuke YOKOYAMA
Hanebuth, T. J. J., H. K. Voris, Y. Yokoyama, J. Okuno, Y. Saito 2011 Formation and fate of sedimentary depocentres on
Southeast Asia’s Sunda Shelf over the past sea-level cycle and biogeographic implications. Earth Science
Reviews 104: 92-110.
6DJDZD7<<RNR\DPD0,NHKDUD0.XZDH9HUWLFDOWKHUPDOVWUXFWXUHKLVWRU\LQWKHZHVWHUQVXEWURSLFDO3DFL¿Fsince the Last Glacial Maximum. Geophysical Research Letters 38: L00F02, doi:10.1029/2010GL045827.
Shiau, L.-J., M.-T. Chen, S. Clemens, C.-A. Huh, M. Yamamoto, Y. Yokoyama 2011 Warm Pool hydrological andterrestrial variability near southern Papua New Guinea Over the past 50k. Geophysical Research Letters 38:
L00F01, doi:10.1029/2010GL045309.
Yokoyama, Y., A. Suzuki, F. Siringan, Y. Maeda, A. Abe-Ouchi, R. Ohgaito, H. Kawahata, H. Matsuzaki 2011 MidHolocene palaeoceanography of the northern South China Sea using coupled fossil-modern coral andAtmosphere-Ocean GCM model. Geophysical Research Letters 38: L00F03, doi:10.1029/2010GL044231.

47

研究業績

Araoka, D, M. Inoue, A. Suzuki, Y. Yokoyama, R. L. Edwards, H. Cheng, H. Matsuzaki, H. Kan, N. Shikazono, H.
.DZDKDWD+LVWRULF0HLZDWVXQDPLFRQ¿UPHGE\KLJKUHVROXWLRQ87KGDWLQJRIPDVVLYH3RULWHV
coral boulders at Ishigaki Island in Ryukyus, Japan. Geochemistry Geophysics Geosystems 11: Q06014,
doi:10.1029/2009GC002893.
Ando, A., T. Nakano, H. Kawahata, Y. Yokoyama, B.-K. Khim 2010 Seawater Sr isotope ratios on a glacial–interglacial
timescale: An application of latest high-precision thermal ionization mass spectrometry. Geochemical Journal
44 (5): 347-357.
Chen, M.-T., X.P. Lin, Y.-P. Chang, Y.-C. Chen, L. Lo, C.-C. Shen, Y. Yokoyama, D. W. Oppo, W. G. Thompson, R.
=KDQJ'\QDPLFPLOOHQQLDOVFDOHFOLPDWHFKDQJHVLQWKH1RUWKZHVWHUQ3DFL¿FRYHUWKHSDVW\HDUV
Geophysical Research Letters 37: L23603, doi:10.1029/2010GL045202.
Esat, T. M. and Y. Yokoyama 2010 Coupled Uranium Isotope and Sea-Level Variations in the Oceans. Geochimica et
Cosmochimica Acta 74 (24): 7008-7020.
Fujita, K., A. Omori, Y. Yokoyama, S. Sakai, Y. Iryu 2010 Sea-level rise during Termination II inferred from large benthic
foraminifers: IODP Expedition 310, Tahiti Sea Level. Marine Geology 271 (1-2): 149–155.
González, C., L. E. Urrego, J. I. Martínez, J. Polanía, Y. Yokoyama 2010 Late Holocene mangrove dynamics
in the Colombian Caribbean: a history of human and natural disturbances. The Holocene: DOI:
10.1177/0959683610365941.
Inoue, M., Y. Yokoyama, M. Harada, A. Suzuki, H. Kawahata, H. Matsuzaki, Y. Iryu 2010 Trace element variations infossil corals from Tahiti collected by IODP Expedition 310: Reconstruction of marine environments during thelast deglaciation (15 to 9 ka). Marine Geology 271: 303-306.
Kubota, Y., K. Kimoto, R. Tada, H. Oda, Y. Yokoyama, H. Matsuzaki 2010 Variations of East Asian summer monsoon
since the last deglaciation based on Mg/Ca and oxygen isotope of planktic foraminifera in the northern East
China Sea. Paleoceanography 25: PA4205, doi:10.1029/2009PA001891.
Miyahara, H., K. Kitazawa, K. Nagaya, Y. Yokoyama, H. Matsuzaki, K. Masuda, T. Nakamura, Y. Muraki 2010 Is theSun heading for another Maunder Minimum? -Precursors of the grand solar minima. Journal of Cosmology 8:
1970-1982.
Miyaji, T., K. Tanabe, Y. Matsushima, S. Sato, Y. Yokoyama, H. Matsuzaki 2010 Response of daily and annual shell
growth patterns of the intertidal bivalve Phacosoma japonicum to Holocene coastal climate change in Japan.
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 286: 107-120.
PALSEA (PALeo SEA level working group) 2010 The sea-level conundrum: case studies from palaeo-archives. Journalof Quaternary Science 25: 19-25.
Shiroya, K., Y. Yokoyama, H. Matsuzaki 2010 Quantitative determination of long-term erosion rates of weathered granitic
soil surfaces in western Abukuma, Japan using cosmogenic 10Be and 26Al depth profile. Geochemical
Journal 44 (6): e23-e27.
Suganuma, Y., Y. Yokoyama, T. Yamazaki, K. Kawamura, C. S. Horng, H. Matsuzaki 2010 10Be evidence for delayed
acquisition of remanent magnetization in marine sediments: Implication for a new age for the MatuyamaBrunhes boundary. Earth and Planetary Science Letters 296: 443-450.
Tyler, J., Y. Kashiyama, N. Ohkouchi, N. Ogawa, Y. Yokoyama, Y. Chikaraishi, R. A. Staff, M. Ikehara, C. Bronk Ramsey,
C. Bryant, F. Brock, K. Gotanda, T. Haraguchi, H. Yonenobu, T. Nakagawa 2010 Chlorin specific carbon
and nitrogen isotopes track aquatic change over the last deglaciation in Lake Suigetsu, Japan. Geochemistry,
Geophysics, Geosystems 11: Q09010, doi:10.1029/2010GC003186.
Yamaguchi, Y. T., Y. Yokoyama, H. Miyahara, K. Sho, T. Nakatsuka 2010 Synchronized Northern Hemisphere Climate
Change and Solar Magnetic Cycles during the Maunder Minimum. Proceedings of the National Academy of
Sciences of the USA 107 (48): 20697-20702.

48

研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

横山 裕典 2010「ターミネーションの気候変動」『第四紀研究』49 (6): 337-356.
Yokoyama, Y., M. Koizumi, H. Matsuzaki, Y. Miyairi and N. Ohkouchi 2010 Developing ultra small-scale radiocarbon
sample measurement at the University of Tokyo. Radiocarbon 52(2-3): 310-318.

近藤 康久

Yasuhisa KONDO

近藤 康久 2010「オマーン・パート遺跡群」『考古学研究』57 (2): 118-120.

著書・総説 Books and Overviews

米田 穣

Minoru YONEDA

米田穣 2010「同位体食性分析からみた縄文文化の適応戦略」小杉康・谷口康浩・西田泰民・水ノ江和同・矢野健一編『縄文時代の考古学 4 人と動物の関わり 食料資源と生業圏』同成社 . 207-222.
米田穣・陀安一郎・石丸恵利子・兵藤不二夫・日下宗一郎・覚張隆史・湯本貴和 2011「同位体からみた日本
列島の食生態の変遷」『環境史をとらえる技法』文一総合出版 . 印刷中 .

小口 高

Takashi OGUCHI

小口 高 2010「西アジアの自然地理」安田喜憲・後藤明・木村善博編『朝倉世界地理講座
9-26.

西アジア』朝倉書店 .

Oguchi, T., T. Wasklewicz 2011 Geographical Information Systems in geomorphology. In Geregory, K.J., A. Goudie(eds) The SAGE Handbook of Geomorphology. Sage Publications. In press.
2JXFKL7<+D\DNDZD7:DVNOHZLF]'DWDVRXUFHV,Q6PLWK033DURQ-*ULI¿WKV HGV *HRPRUSKRORJLFDO
Mapping: Methods and Applications. Developments in Earth Surface Processes, Vol. 15. Elsevier. In press.

近藤 康久

Yasuhisa KONDO

近藤康久 2010「オマーン青銅器時代の墳墓群の空間構造に関する一考察」『日本西アジア考古学会第 15 回大会要旨集』23-28.
Kondo, Y., Y. Seino 2010 GPS-aided walking experiment and data-driven travel cost modeling on the historical roadof Nakasendo-Kisoji (Central Highland Japan). Making History Interactive. Computer Applications andQuantitative Methods in Archaeology (CAA). In B. Frischer, J.W. Crawford, D. Koller (eds) Proceedings ofthe 37th International Conference, Williamsburg, Virginia, United States of America, March 22-26, 2009.
BAR Int. Ser. 2079. Oxford, Archaeopress. 158-165.
近藤康久・門脇誠二・西秋良宏「考古学におけるネットワーク・コンピューティング：「旧人・新人交替劇」
関連遺跡データベースの取り組み」『情報処理学会シンポジウムシリーズ』2010(15): 173-180.
近藤康久 2010「2010 年代の考古データベースはどう展開するか？」『 公開シンポジウム「人文科学とデータベース」論文集』16:19-28.

49

研究業績

講演・学会発表米田 穣

Oral/Poster Presentations

Minoru YONEDA

Yoneda, M. 2010 Tempo-spacial variation of Jomon subsistence: An isotopic perspective. The Symposiumu on “Climate
Change and Subsistence in Prehistoric Japan” . University of California, Berkeley, 20 June（招待講演）.
米田穣・土肥直美・片桐千亜紀 2010「白保竿根田原洞穴遺跡から見つかった更新世人骨とその人類学的意義」『国際シンポジウム「後期旧石器時代のシベリアと日本−最終氷期における人類の環境適応行動−」』慶應義塾大学 2010.11.28.（招待講演）
米田穣 2010「琉球諸島へのヒトの拡散：陸橋はあったのか？」『国立民僕学博物館共同研究「人類の移動誌：
進化的視点から」第 4 回研究会』沖縄県立博物館 2010.5.30.
米田穣 2010「人骨の化学分析からわかること」『公開シンポジウム「白保竿根田原洞穴と旧石器時代人骨の発見』
石垣市 2010.7.31.
米田穣・瀧川渉・竹中正巳・向井人史 2010「同位体で見た古墳時代から古代の食生態とその地域性」『2010 年
度骨考古分科会シンポジウム , 第 64 回日本人類学会大会』伊達市 2010.10.2.
米田穣・阿部彩子・横山祐典・小口高 2010「旧人・新人時空分布と気候復元の関連性の分析」『第 64 回日本
人類学会大会』伊達市 2010.10.2.
米田穣・覚張隆史・瀧上舞・板橋悠・土肥直美・片桐千亜紀・向井人史 2010「白保竿根田原洞窟出土人骨における同位体分析」『第 64 回日本人類学会大会』伊達市 2010.10.3.
米田穣 2011「ネアンデルタール絶滅と気候要因：年代学的研究の役割について」『新学術領域研究「交替劇」
第 2 回研究集会』神戸学院大学 2011.2.20.
米田穣 2011「白保竿根田原洞穴遺跡でみつかった２万年前の人骨の意義と今後の社会的活用」『第 158 回沖縄問題研究会』東京 2011.3.4.
門脇誠二・近藤康久 2011「レヴァント地方における中期・後期旧石器インダストリーの消長パターン」『科学研究費補助金（新学術領域研究）「ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証的研究」第 2 回研究大会』神戸学院大学 2011.2.20.

近藤 康久

Yasuhisa KONDO

近藤康久・門脇誠二・西秋良宏 2010「考古学におけるネットワーク・コンピューティング：「旧人・新人交替劇」
関連遺跡データベースの取り組み」『じんもんこん 2010』東京工業大学 2010.12.
近藤康久 2010「GIS と高精度センシング技術の活用によるオマーン青銅器時代遺跡群の空間構造の研究」『CSIS
DAYS 2010』東京大学 2010.11.
近藤康久 2010「2010 年代の考古データベースはどう展開するか？」『第 16 回公開シンポジウム「人文科学とデー
タベース」』花園大学 2010.11.
門脇誠二・近藤康久 2010「旧人・新人に関わる石器製作伝統のデータベース化：その目的と方法」『科学研究費補助金（新学術領域研究）「ネアンデルタールとサピエンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証的研究」第 1 回研究大会』学術情報センター 2010.10.
近藤康久 2010「オマーン青銅器時代の墳墓群の空間構造に関する一考察」『日本西アジア考古学会第 15 回大会』
2010.6.

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研究項目 B02 2010 年度 研究報告書

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