北極陸域の地球環境科学
大学院地球環境科学研究院・大学院環境科学院 教授
杉本
す ぎ も と
敦子
あつこ
（理学部地球惑星科学科）
専門分野 ： 生物地球科学
研究のキーワード ： 水循環，炭素循環，温暖化，永久凍土生態系，安定同位体 HP アドレス ： http://geos.ees.hokudai.ac.jp/~sugimoto/
何故北極域を研究するのですか？
北極域は温暖化の影響が最も大きく現れる地 域です。冬期の積雪、そして地下の永久凍土が特 有の水循環を形成し、植生や温室効果ガスの吸収 と放出を変化させています。地球温暖化は北極域 の雪や氷、植生を変化させ、結果的にさらなる温 暖化を引き起こす可能性があります。重要な地域 であるにもかかわらず、地上の観測点も少なく、 ましてや地下の永久凍土の観測は容易ではないた め、将来の予測はおろか現状がどのようになって
いるのかさえわかっていません。北極域の地球環境科学はまだ始まったばかりです。 私が研究対象を選ぶ動機は単純です。地球上の水循環・炭素循環を考える上で重要と思 われるもの、つまり、たくさんあるものや面積の広いものなど。北極域の研究は東シベリ アのタイガ林から始めました。東シベリアのタイガ林は北米や北欧の常緑針葉樹林とは異 なり、落葉針葉樹のカラマツ林です。東シベリアのカラマツ林は世界の森林面積の約1/5 を占める広大なものですが、まだ多くの研究がなされておらず、とても魅力的なフィール ドです。北極域での研究は、このタイガ林の北端の生態系として取り組んでいます。
どこでどんなことをしているのですか？
私の研究室では夏の期間は多くの学生が観測にでかけます。 東シベリアには２つの観測地点があり、１つはロシアサハ共 和国のヤクーツク市（62N 129E）から車で１時間ほどのス パスカヤパッド実験林で、北極圏の少し南の地点です。ステー ションに滞在してタイガ林の気象観測や地温・土壌水分の観 測の他、植物の光合成や水・CO2の観測、年輪を用いた研究 など、様々な観測を行っています。内陸性の気候帯のため降
水量は非常に少ないのですが、それにも関わらず、美しい森林が存在しています。中低緯 度帯の森林とは異なり、立木密度が低い（つまり木と木の間の距離が大きい）ため、森の 中で上を見ると青い空が見えます。日射が地面まで届くので緑色のコケモモのじゅうたん で覆われとても美しい森林となっています。東シベリアは世界で最も広く深い永久凍土が
出身高校：大阪府立清水谷高校 最終学歴：名古屋大学大学院理学研究科
環境系
図２ ヤクーツクの観測ステーション 図１ チョクルダ観測サイト
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存在する地域で、わずかな降水量にも関わらずこのような 美しい森林が存在できるのは、地下およそ１mに存在する 永久凍土が重要な役割を果たしていることが観測から明ら かになりました。
もう１つは同じサハ共和国のチョクルダ（70N 148E） という村で、インディギルカ川の低地に広がるタイガとツ ンドラの境界域です。村の民家を借りて寝泊まりし、観測 サイトまでは道路がないためボートで移動します。 北極圏内にあるため、夏の期間、太陽は沈みません。 ここでもヤクーツクと同様に地温や土壌水分、植物 の光合成の観測などを行っていますが、これらに加 えて、メタンの観測や永久凍土のボーリングを行い、 永久凍土中の有機物や凍土形成過程の観測を行って います。永久凍土中の有機物は現在は氷に閉じこめ られていますが、永久凍土が融解するとCO2やメタ ンが放出されて、これらはさらなる温暖化を招く可 能性があます。今後の気候変動を予測するために重 要な観測です。
安定同位体比を用いたフィールド科学
実際に野外で起こっていることを自分の目で見て観測す ることによって、未知の現象や問題を発見することができ ます。もしそれが重要な現象だとしたら、その解明のため に研究活動は次のステップに移ります。私の研究室では、 質量分析計という精密分析機器を用いて水や炭素、窒素な どの様々な物質の安定同位体比を測定しています。例えば 酸素なら18O/16O、炭素では13C/12Cです。安定同位体比は、 水では雨や雪が形成される時、水が蒸発するときに変化し、
炭素は植物が光合成をしたり、あるいはメタンが生成したり酸化されたりするときに変化 します。つまり、安定同位体比を測定することによって、それらがどのように起こってい るかを知ることができるのです。安定同位体比測定の ためにはサンプルを持ち帰る必要があります。様々な 困難を伴う野外観測では決して楽な作業ではありませ んが、野外観測と安定同位体比をあわせたフィールド 科学によって、自分自身のフィールドでの発想を原点 として、現場で実際に起こっていることを解明するこ とができるでしょう。北極域にはまだまだ解明されて いないことがたくさん残っています。
図４ チョクルダにおける観測風景。永久凍土観 測のためにボーリングを行っている。
図５ 質量分析計に接続されている 分析機器
図６ 先輩の分析を見学する学生
図３ ヤクーツクにおける観測・サン プリング風景
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