完新世の北太平洋中・深層水循環変動を解明
～南太平洋における深層水形成強化が引き金か～（お知らせ）

　海洋深層水は、大量の熱を蓄熱し、熱帯から高緯度への熱の輸送をし、さらに大量の二酸化炭素を蓄積する機能をもつことから、深層水の循環は、地球の気候システムをコントロールする調整弁として重要な役割を果たしています。最終退氷期(17500〜11500年前）には、大気中二酸化炭素濃度が80ppm以上上昇しました。これは、最終氷期に停滞していた深層水に貯まっていた二酸化炭素が、その循環の再開により、大気へ放出したのが主な原因と考えられています。

　現在、深層水は、北大西洋高緯度と南極海により形成され、最大約2000年かけて北太平洋へと到達する流れが存在しています。よって、気候変動と深層循環は、常に表裏一体の関係にあります。本研究が行われた完新世は、氷期、退氷期に比べて極めて気候的に安定している時代と言われているものの、近過去だけでも小氷河期や中世温暖期といった人類活動に大きな影響をもたらした気候変動を経験しています。しかしながら、それら気候変動と深層循環との関連性については、指摘されてはいたものの、そもそも完新世において深層循環の変動の有無を含め、その実態についてはほとんど未解明なままでした。

　本研究は、下北半島沖、水深1179m（図1）で採取された海底堆積物コアを用いて行われました。海底堆積物コアは、2005年、（独）海洋研究開発機構の地球深部探査船「ちきゅう」のCK05-04航海により採取されました。採取された海底堆積物コアを厚さ1-2cmに分割し、堆積物中に保存されている浮遊性有孔虫、底生有孔虫化石を取り出し、それらの有孔虫化石の放射性炭素年代測定^(注2)を行い、当時の中・深層水の年代を試算しました。

　この結果を用いて、最終退氷期後期に当たる12000年前から500年前までの期間について、浮遊有孔虫及び底生有孔虫の放射性炭素年代測定から、北太平洋中・深層水循環変動の復元を行いました。

　過去12000年にわたって、千年スケールの時間分解能で中深層水の年代を試算したところ、極めて大きな変動が認められました。特に7500-6000年までの期間には、中・深層水循環の変動が大きく、わずか数百年の期間に大きく変動していたことがわかりました。過去12000年間の変動について、南半球で最近報告されたデータを用いて循環が強化された原因について解析を行った結果、南半球における偏西風帯の南北移動が関連していることがわかりました。これは、偏西風帯が南へ移動した結果、南極大陸周辺における大気循環が一時的に強まった結果、南極地域の気温上昇、南大洋の水温が上昇したことにより、南大洋における深層水（南極深層水）の形成が活発になったことが原因と考えられます。

　一方、もう一つの深層水である北大西洋高緯度（グリーンランド沖）に端を発する北太平洋深層水の形成がこの時期活発になっており、南北両半球における深層水形成が同調していた可能性があることがわかりました。最終退氷期の南北両半球における深層水形成の強弱と連動した温暖化、寒冷化のモードは、逆位相の関係（バイポーラーシーソー^(注3)）にあることが分かっています。しかしながら、完新世においては、それらのバイポーラーシーソーメカニズムが成立せず、同位相で変動している可能性が認められました。このことから、完新世においては、バイポーラーシーソーと異なる新たなメカニズムの存在の可能性を提唱するものであり、今後の研究の進展が期待されます。

　なお、この成果は、2月17日、ネイチャー・パブリッシング・グループ発行のオープンアクセスジャーナル「Scientific Reports誌」に掲載されました。

S. Rella, and M. Uchida (2014) A Southern Ocean Trigger for Northwest Pacific Ventilation during the Holocene? SCIENTIFIC REPORTS | 4 : 4046 | DOI: 10.1038/srep04046.