植物の水素同位体比は主に利用する水の同位体比と湿度によっておおむね決まると考えられており、植物の水素同位体比は水循環に関した情報を保持していると考えられている。しかしながら地球化学分野における研究例は少なく、地球化学的トレーサーとしての性能は未知数である。北海道の雨龍研究林の泥川流域において森林・湿原と湿度の異なる環境においてそれぞれ土壌のサンプリングを行い陸上植物バイオマーカーのn-アルカンの水素同位体比を測定した。アルカンの水素同位体比は最大70パーミルの差がみられ、湿原のサンプルは森林のそれよりも一貫して低い値を示した。これは湿度環境の違いを反映したものと思われる。泥川河口の堆積物のアルカンの水素同位体比は森林と湿原の中間の値を示し、両サイトからの有機物の寄与を示唆する。この研究により有機物の水素同位体比測定は河川の有機物の起源推定に有用であることが示唆された。

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The nitrogen isotopic ratio (δ^&lt15&gtN) of sedimentary organic matter is a newly developed chemical tracer which can be used to reconstruct paleo-biogeochemical condition of ocean surface water. Firstly in this article, factors controlling the δ^&lt15&gtN values of sinking particles are discussed on the basis of spatio-temporal variations of sinking particle δ^&lt15&gtN in the western Pacific Ocean. And it is concluded that nitrate mass balance between surface and sub-surface water layers determines the δ^&lt15&gtN of sinking particles through large isotope fractionation process during uptake of nitrate by phytoplankton, although some constant alteration processes during sinking and sedimenting of particles must also affect the absolute values of δ^&lt15&gtN in sediment cores. Secondly in order to demonstrate the potentials of δ^&lt15&gtN in paleoceanography, glacial/interglacial changes in the water current and upwelling system in the western equatorial Pacific Ocean are reconstructed using sedimentary δ^&lt15&gtN values, and the changes of intensity and location of upwelling system are clearly illustrated.

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樹木年輪セルロースの酸素同位体比（d18O）の分析により、小氷期中期のマウンダー極小期（AD1645-1715）における日本本州中部の気候（相対湿度）を復元した。気候復元データを、太陽活動データやグリーンランド気温と比較することで、太陽活動変動と気候変動の対応関係や、気候が太陽活動に応答する時間・空間スケールを探った。その結果、太陽活動に影響されて準周期的な湿度増加スパイクが出現しており、少なくとも北半球スケールで同期していたことが示唆された。しかも、太陽活動変動のシグナルは大気を介して伝播したと考えられる。本発表ではさらに、d18O経年変動データの詳細な解析や、より高解像度（週～月スケール）のd18O変動データから、太陽活動が気候に影響するメカニズムについて考察・議論する。

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アムール川から流入した溶存鉄および粒子態鉄が、オホーツク海の北西大陸棚域で生成される高密度陸棚水に取り込まれ、オホーツク海中層水を経て、西部北太平洋亜寒帯域(WSP)へと輸送されるという『中層水鉄仮説』が提唱されている。この中層水鉄仮説を支持する結果は様々な観測データから得られてきたが、しかしながら、北西大陸棚から中層水へと輸送される鉄が、アムール川由来であることを決定づける証拠は十分に得られていない。
　本研究では、大陸棚表層堆積物に含まれる鉄水酸化物を抽出し、その中に含まれる「鉄」と「ネオジム」の2元素の同位体比を分析することで、鉄の起源を明確にすることを試みた。その結果は、アムール川から流入した鉄が、河口域から北西大陸棚を経て、サハリン東岸の東樺太海流南域まで輸送されていることを強く示唆した。本講演では詳細な結果について紹介する。

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本研究では、樹齢約2000年の屋久杉年輪セルロース中の炭素・酸素安定同位体を分析し、過去2000年間の気候変動を単年精度で復元することを目的としている。 地球表層環境の変化は、大気・海洋循環に加えて大気組成、地球磁場、太陽活動、宇宙線など、多くの因子の相互作用によって変化してきたと考えられる。これらがどのように地球環境に影響を与えてきたのかを解明する上で、過去の地球環境の変動史を詳細に調べることは重要である。また、現在の地球表層環境の位置づけや地球環境の近未来予測においても、高精度の気候変動の復元は重要な示唆を与えてくれる。樹齢千年を越える屋久杉の年輪はその年の環境を正確に保存していると考えられる。

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現在進行中の気候変化の将来予測をより正確に行うためには、過去の高時間分解能・高精度のデータを気候モデルの検証に利用することが有効であるとの認識は、IPCCなどの国際的な取組の中でも広く認められている。PAGESは将来の気候・環境変動理解のための近過去復元研究を行っており、日本もこれまで多くの貢献を果たしてきた。ここではその中の一部について紹介し、今後のPAGESの方向性などについて議論することとしたい。

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海洋の有機物の約90%は大陸棚堆積物に沈着しているため，大陸棚は二酸化炭素の吸収や保存の場として炭素循環において重要な役割を担っている。しかし，陸と海洋の物質が複雑に混合し，化学・物理過程も複雑に作用するため，有機物の起源や堆積過程など不透明な部分が多い。 オホーツク海は北太平洋西部に位置する縁辺海であり，全面積のおよそ40%は大陸棚が占める。北西部にはアムール川が流れ込み，多量の陸起源物質が大陸棚に供給される一方で，生物生産も活発である。また，大陸棚上の物質を外洋へ輸送する東サハリン海流や高密度陸棚水の存在が報告されている。本研究では，オホーツク海表層堆積物中の全有機炭素含量(TOC)，炭素同位体比(δ13C，Δ14C)およびリグニンフェノール総量(Λ)を測定し．オホーツク海表層堆積物における各項目の空間分布を示し，有機炭素の起源および堆積過程を検討した。

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北海道北部において、異なる深さの根を持つ二種（エゾマツ、ミズナラ）の樹木年輪セルロースのd¹⁸Oと気候因子の経年変動との関係を調査した。比較的根が浅いエゾマツ(Picea jezoensis)において、d¹⁸Oの経年変化は、7-8月の降水量と負の相関がみられた。エゾマツの樹木年輪セルロースのd¹⁸Oは、降水量の指標として使用可能なことをを示した。他方、より根の深いミズナラ(Quercus crispula)のd¹⁸Oの経年変化は、夏の降水にほとんど関係なく、主に7,8月の平均相対湿度と負の相関を示した。ミズナラの樹木年輪セルロースのd¹⁸Oは、この地域において夏の相対湿度の指標として最適であることを示した。

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[はじめに] モンスーンアジアでは、夏季の豊富な降水により樹木の生育に適した環境となっているため、降水量の変化に対する樹木成長の感度が鈍く、それゆえ従来の年輪研究で頻繁に用いられてきた年輪の幅（厚さ）から過去の降水量を精度良く復元することが困難であった。一方、樹木年輪のセルロースに含まれる酸素の同位体比は、年輪幅とは全く異なる物理・化学的な要因によって変動するため、湿潤地であっても過去の降水量や相対湿度を高精度で復元できることが近年の研究から明らかとなってきた。本研究では、緯度の異なる3地域（中部日本、屋久島、台湾）で取得した樹木の年輪サンプルを用いて、酸素同位体比を計測し、東アジアの夏季モンスーン変動の時空間パターンを過去400年間に亘って復元した。

[材料・方法] 中部日本では、ヒノキの現生木4個体を、屋久島では、スギの現生木・土埋木3個体を、台湾南部では、タイワンベニヒノキの現生木6個体を分析の対象とした。まず、木材サンプルから、繊維方向に1mm厚の薄板を切り出し、その形状を保ったまま化学処理によりセルロースを単離した。次いで、顕微鏡下で、120～250μgの重量になるように1年輪ずつ切り分け銀箔に梱包したのち、同位体比質量分析計（TCEA-IRMS）を用いて、酸素同位体比を個体別に測定した。取得した時系列には、加齢に伴う酸素同位体比の減少傾向が認められたので、負の指数関数を用いて、その影響を除去したうえで、全ての時系列データを平均して、それぞれの地域を代表するクロノロジーを構築した。

 [結果・考察] 気象データとの比較から、既存の研究と同様に、酸素同位体比は夏季の降水量や相対湿度と有意な負の相関を示した。数十年スケールの変動成分をみると（下図）、緯度の異なる３地域すべてにおいて、18世紀前半の享保期や19世紀初頭の文化・文政期が湿潤であった。さらに、古文書の気候災害記録から復元した日本の夏期気温データ（Maejima and Tagami 1986）から、両時期とも温暖であったことが分かっている。したがって、これらの時期に南からの夏季モンスーンが活性化したために、少なくとも台湾から中部日本に至る広域において、湿潤・温暖になったものと結論した。他方、19世紀中葉は、中部日本の酸素同位体比が低下（すなわち湿潤化）しているものの、屋久島や台湾では平年並みの値を示している。この中部日本に特異的な湿潤化については、同時期に寒冷化したという事実も勘案すれば、南からの夏季モンスーンが弱まる一方で、北からのオホーツク高気圧の張り出しによって梅雨前線が中部日本に停滞し続けたために発生した可能性が高い。

[引用文献] Maejima, I., and Tagami. Y. 1986. Climatic change during historical times in Japan: reconstruction from climatic hazard records. Geophysical Reports of Tokyo Metropolitan University 21: 157–171.

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Photochemical reactions of oleic acid (C18:1ω9) that is ubiquitous atmospheric constituents have been conducted in the quartz vessel with ozone and OH radical under UV irradiation. The reaction products were derived to dibuthyl esters and determined using a capillary gas chromatography (GC) and GC/mass spectrometry (GC/MS). During a laboratory oxidation, we observed the production of homologous series of low molecular weight dicarboxylic acids (C₂-C₉) with azelaic acid (C₉) as a dominant species. Azelaic acid is produced by the oxidation of the double bond at C-9 position. Other dicarboxylic acids (C₂-C₈) were thought to be produced by the oxidation of azelaic acid with OH radical. Dicarboxylic acids except for oxalic (C₂) and malonic (C₃) acids showed an increase in the amounts with irradiation time, but they decreased after 20 hours, suggesting that not only production but also degradation of dicarboxylic acids occur. This experiments have clearly showed that biogenic unsaturated fatty acids, widely present in the atmosphere, are oxidized by ozone and OH radical, and produce low molecular weight dicarboxylic acids. These results are generally consistent with the distributions of dicarboxylic acids that have been reported in marine and urban aerosols and rain samples. However, oxalic acid is much more abundant than azelaic acid in the natural atmospheric samples. This suggests that short chain dicarboxylic acids, such as oxalic acid, have sources other than unsaturated fatty acids.

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弥生時代全般にわたる日本の資料について炭素14年代測定による精確な暦年代を得るために日本産樹木年輪試料についての高精度炭素14測定を行ってきた中で、北半球の平均的な炭素14濃度とされるIntCal04と比べて日本産樹木年輪試料の炭素14濃度がAD1～2世紀において低くなっていることを確認することができた。このような炭素14濃度の違いがどのようにして起こったのかは非常に興味深く、何らかの地球規模での大気環境変動に対応していることは確実である。そして、このような違いがどのような時間的および空間的な拡がりをもっていたかを詳細に調べることにより、過去の地球環境変動についての鍵を提供する可能性を示している。ここでは、日本産樹木年輪試料についての高精度炭素14測定の結果とIntCal04との違いおよび二つの異なる日本産樹木の違いの有無を検討し、そこから考察できうる当時の環境についての考察を試みる。

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バイオマーカーの水素同位体比は水循環に関する情報を保持していると考えられ、過去の気候（降水量や気温、相対湿度等）を復元する手法として近年注目を集めている。同位体比から過去の水循環を復元する他の手法としては、年輪や泥炭中のセルロースの水素・酸素同位体比や鍾乳石の酸素同位体比などが挙げられる。年輪や鍾乳石といった古気候記録媒体は比較的年代を正確に決めることが出き、高時間分解能の解析が可能な点で優れている。しかしながら、それらに記録された同位体比は有効降水量だけでなく、過去における水蒸気の起源の変化によっても影響されるため、同位体記録が主にどの変動を反映しているかを識別することが困難という問題点も抱えている。本研究では中国の泥炭コア中の水生植物と陸上植物由来n-アルカンの水素同位体比の分析から、過去の相対湿度変動の復元を試みた。

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近年、日本の高精度年代研究は、飛躍的な発展を遂げている。2010年代に日本で実用化した「酸素同位体比年輪年代法(Nakatsuka et al. 2020，中塚 2021，Sano et al. 2022)」、屋久杉の年輪から発見され、世界中の樹木で再現された過去3000年間で最大の炭素14急増イベント「西暦775年宇宙線イベント (Miyake et al. 2012, Nature)」、それを応用した誤差0年の炭素14年代法「炭素14スパイクマッチ法 (箱﨑ほか 2016，Hakozaki et al. 2018)」、日本産樹木年輪の炭素14データが初採用され、格段に精確度が上がった北半球標準暦年較正曲線「IntCal20(Reimer et al. 2020)」の公開など、世界最先端、最高水準の成果が次々に生み出されている。本講演ではこれらの成果を概観し、樹木年輪にもとづく高精度年代研究の展望について述べる。

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オホーツク海は北部北太平洋や他の縁辺海に比べて高い生物生産を示し、夏期には表層水の栄養塩が完全に消費されてしまう特異な海域である。他の縁辺海では微量栄養塩の鉄律速により栄養塩の消費が制限されてしまうが、オホーツク海では流入するアムール川からの大量の鉄の寄与が高い生物生産を維持している可能性が示唆されている。そこで本発表では、アムール川からオホーツク海へ流入する鉄等の陸起源物質の流入量、流入過程等を検討する研究計画とその進捗状況を紹介する。

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