10万年周期

 

 はじめにローカルからグローバル!

 大桑層の堆積した160万年前から80万年前の間は,「地軸の傾きの変動に伴う4.1万年周期の氷期―間氷期サイクルの卓越した期間」とそれにつづく「中期更新世の気候変換期」にまたがる.

 日本周辺海域では,前期更新世の気候変動に関する研究例は少ない.日本海の深海底は多くのコア試料が掘削されているが,第四紀の堆積層の多くの層準で石灰質化石が溶解していた(例えば,Kheradyar, 1992).また,太平洋沖は深くかつ活動縁辺域なので,石灰質化石の保存は悪くまた乱泥流によって堆積記録の削剥が頻繁に起こっている.

 これに対して,大桑層の化石記録は,退氷期の海水準上昇に伴う外浜侵食で堆積物の一部が欠落しているが,間氷期の堆積記録の保存状態は良好である.しかも,酸素同位体ステージ56から21.3までの氷河性海水準変動と堆積シーケンスの対比が完全についている世界で唯一の浅海成層である.この利点を生かして,本研究室では,大桑層の化石記録から,「北西太平洋の気候変動」と「中期更新世の汎世界的海水準変動の動態」を探る.

 

 10万年周期”の気候変動

 大桑層におけるMIS 49から31までの各間氷期暖水系浮遊性有孔虫Globigerinoides ruberの占有率の最大値は二峰的分布を示し,酸素同位体比ステージ 47,43,31の占有率は相対的に高く,12-22%に達する.一方,他の間氷期の占有率は2-6%である(Kitamura and Kimoto, 2007).これら3つの間氷期は「歳差運動の最大期」(離心率が最大となった時期)と「地軸の傾きの最大期」が接近した間氷期で,北緯65度の夏期日射量は495 W/m2, 493 W/m2,500 W/m2と前後の間氷期の値より高い(最終氷期以降の夏期日射量の最大値は1万年前の469 W/m2である).

 

 

図の左は,大桑層の各堆積シーケンスについて,それぞれ複数層準から堆積物を採取し,暖水系浮遊性有孔虫G. ruberの占有率を調べて,その中で最大値を各間氷期の代表値としてプロットしたものである.

 

 

過去40万年間の深海底の酸素同位体記録と氷床コア中の温室効果ガス濃度の変化を比較し,Ruddiman (2003)は「歳差運動の最大期」と「地軸の傾きの最大期」が接近した間氷期にはより強い間氷期になり,それが10万年周期の気候変動の正体であると説いた.

 この長周期の気候変動は0.9Ma以降に顕著になるが,1.5-1.0Maにおいても上記の3つの間氷期の深海底生有孔虫のd18O (北半球高緯度の氷床量の指標)が他の間氷期よりも小さいことが各地から報告されている(Ruddiman et al., 1989; Shackleton et al., 1990; Berger et al., 1994; Venz and Hodell, 2002).これは同期間にも,「歳差運動の最大期」地軸の傾き」の最大期が接近した間氷期には,他の間氷期よりも北半球の氷床量が減少したこと,つまり10万年周期の気候変動が存在したことを意味する.

 対馬海流の源の一部である黒潮は亜熱帯北太平洋環流の一部で,その強度は北米西岸沖の亜熱帯高気圧の強度に支配される(Sawada and Handa, 1998).この高気圧の強度はローレンタイド氷床の面積に強い影響を受けており,最終氷期以降のローレンタイド氷床の縮小で,亜熱帯高気圧の強度が増し,8-7ka(縄文時代の気候最良期に相当)に亜熱帯北太平洋環流の強度は最大となったことが判明している(Sawada and Handa, 1998).

 日本海南部では,ほぼ同時期にGds. ruberの占有率が最大となった(高田ほか,2006).このことから日本海の間氷期の表層水温の変化はローレンタイド氷床の消長に連動しているといえる.前述したように,MIS 47,43,31のローレンタイド氷床のサイズは他の間氷期よりも減少しており,それで亜熱帯北太平洋環流の強度が増し,日本海を含む北西太平洋中緯度が他の間氷期よりも温暖化したと推定される.

 要するに,1.5-1.0Maの日本海の表層水温変化は,4.1万年周期の氷期―間氷期サイクルに同調しているが,さらに前述の約10万年周期の変動が間氷期の水温に正の影響を与えていると結論づけられる(Kitamura and Kimoto, 2007).

 

 

 

参考文献

Berger, W.H., Yasuda, M.K., Bickert, T., Wefer, G., Takayama, T., 1994. Quaternary time scale for the Ontong Java Plateau: Milankovitch template for Ocean Drilling Program Site 806. Geology 22, 463-467.

Kitamura, A. and Kimoto, K., 2007. Eccentricity cycles shown by early Pleistocene planktonic foraminifers of the Omma Formation, Sea of Japan. Global and Planetary Change, 55, 273–283.

Ruddiman, W.F. 2003. Orbital insolation, ice volume, and greenhouse gases. Quaternary Science Reviews 22, 1597-1629.

Sawada, K., Handa, N., 1998. Variability of the path of the Kuroshio ocean current over the past 25,000 years. Nature 392, 592-595.

Shackleton, N.J., Bergeret, A., Peltier, W.R., 1990. An alternative astronomical calibration of the lower Pleistocene timescale based on ODP Site 677. Royal Society of Edinburgh Transactions 81, 251-261.

Venz, K. A. and Hodell, D.A., 2002. New evidence for changes in Plio-Pleistocene deep water circulation from Southern Ocean ODP Leg 177 Site 1090. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology182, 197–220.

 

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