太平洋熱帯域の海洋は太陽放射の吸収により得た膨大な熱を中高緯度へ輸送し、エルニーニョ・ラニーニャといった時間・空間規模の大きい大気海洋相互作用の気候現象を生むため、気候学的・海洋学的に重要な場所です。長期の気候変動様式を理解するためには、現在の観測記録の解析だけではなく、現在と気候状態が大きく異なる「氷期」における海洋記録を掘り起こすことも重要です。しかし、氷期の熱帯海洋情報を提供する地質試料は極めて限られており、海洋堆積物と気候モデルが示す氷期の熱帯海水温には数℃の違いがあります。

IODP第310次航海では南太平洋熱帯域のタヒチ島において、海底に眠る昔のサンゴ礁堆積物が掘削されました（図1）。浅海准教授らの共同研究チームは、その航海調査で発見された、最終氷期の一つ前の氷期である153,000年前と148,000年前、最終氷期である30,000年前のサンゴ（ハマサンゴ：塊状の造礁サンゴ）の化石を分析しました（図2）。ハマサンゴの骨格中の化学組成は、過去の海洋環境を記録していることで知られています。サンゴ化石の場合、長い年月をかけて試料が変質し、当時の海洋記録が失われることがあります。研究チームは、試料の微細構造を高分解能で観察し、当時の状態のまま保存された良質な部分を特定することに成功しました。

次に研究チームは、同位体・微量元素分析システムを用いて、サンゴの安定酸素同位体比（注6）（海水温と塩分の指標）とSr/Ca比（海水温の指標）を世界最高水準の精度と確度で分析し、１データあたり１〜２ヶ月という高時間分解能の海水温と塩分の時系列データを取得しました（図３）。さらに、現在のサンゴ礁に生息するサンゴの記録との比較から、氷期における海水温と塩分の年平均値と夏季と冬季の値を求めました。

その解析の結果、氷期における海水温の年平均値は現在より2.8〜4.0℃低かったことが明らかになりました（図4）。季節別では、夏季の海水温は2.0〜3.7℃、冬季の海水温は3.7〜4.4℃低く、現在よりも季節変動が大きいことが示されました。氷期の塩分（実用塩分）は現在よりも約1高い値を示しました。現在のタヒチ島は、西太平洋の暖水塊（表層水温が28℃以上の領域）と南太平洋収束帯の東縁部に位置し、温暖で多雨な気候下にあります（図5）。本研究の解析結果は、氷期のタヒチ島が現在よりも低温かつ少雨の気候であったことを示しており、氷期には西太平洋暖水塊と南太平洋収束帯が西方へ縮小して、タヒチ島が亜熱帯高圧帯の影響をより強く受ける状況にあったと考えられます。本研究が示した氷期の海水温と塩分の復元値は、気候感度実験や気候モデルの検証に有用なデータとなり、氷期ー間氷期における気候メカニズムの解明に貢献すると期待されます。研究チームは今後、2023年のIODP第389次航海で掘削されたハワイ沖のサンゴ化石を解析し、氷期における南北太平洋の気候変動を明らかにしようと考えています。