| Project Area | Macro coastal oceanography: integrated simulation for the material dynamics from the land through the open ocean |
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| Project/Area Number |
22H05202
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Fukui Prefectural University |
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Principal Investigator |
杉本 亮 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 教授 (00533316)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅澤 有 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50442538)
小林 志保 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 助教 (60432340)
中田 聡史 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 主任研究員 (70540871)
中島 壽視 東京大学, 大気海洋研究所, 特別研究員 (11002824)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥130,780,000 (Direct Cost: ¥100,600,000、Indirect Cost: ¥30,180,000)
Fiscal Year 2024: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2023: ¥23,140,000 (Direct Cost: ¥17,800,000、Indirect Cost: ¥5,340,000)
Fiscal Year 2022: ¥49,140,000 (Direct Cost: ¥37,800,000、Indirect Cost: ¥11,340,000)
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| Keywords | 地下水 / 河川水 / 栄養塩 / 溶存有機物 / 陸海統合モデル / 陸起源物質 / 有色溶存有機物 / ラドン / ラジウム / CDOM |
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| Outline of Research at the Start |
陸水の沿岸海域への輸送経路は河川水と地下水に大別されるが、後者の定量評価は未だ不十分である。本研究では、東京湾、大阪湾、伊勢湾を主な対象フィールドとし、河川水流入および地下水流入に伴う水と栄養塩の流入量を観測から定量する。さらに、地下水流入プロセスを新たに組み込んだ陸海統合シミュレーションモデルを用いて、淡水と栄養塩類の輸送量を季節から年スケールで定量する。また、陸起源物質の縁辺海への輸送量や輸送過程を、同位体トレーサ―、静止海色衛星、ドローンによる海面スペクトル観測等を組み合わせながら評価する。最終的に、海域ごとに物質輸送量の全体像を提示し、統一的な学術的理解の促進を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
東京湾奥に流れ込む代表的な河川のうち、多摩川において、各種窒素形態の安定同位体比分析を行うことにより、下水処理水が主要な窒素の起源となっていることや、低濃度でありながらアンモニア態窒素が植物プランクトンや付着藻類の増殖に寄与している可能性を示した。東京湾内表層におけるRn観測に合わせてやCDOM、また硝酸塩センサーを利用した調査を行い、淡水性地下水の湧出の寄与が海域や季節によって異なっていることを示した。
伊勢湾表層水において、季節ごとに短定命Ra（223Raと224Ra）と長寿命Ra（226Raと228Ra）を実施した。その結果、すべての季節を通して短定命ラジウムの濃度は湾奥部を中心に高い傾向にあり、流入河川水よりも有意に高かった。河川感潮域や湾奥部の干潟などの浅海域での堆積物を介した地下水（間隙水）と海水の交換が季節を問わず、活発に生じていることが明らかになった。また、高分解能のCDOM鉛直プロファイルデータを解析したところ、興味深いことに水温・塩分には無いCDOM濃度の中層極大値が捉えられており、CDOMが水温や塩分とは異なる水塊指標となる可能性が示唆された。
大阪湾では、縦断ラインにおいて鉛直多層採水を行ない、有色溶存有機物(CDOM)、有機態窒素、リン、炭素濃度を測定するとともに難分解性の画分の割合を調べ、それらの鉛直分布を示した．また分析結果と流動モデルの結果を用いて、河川から河口への窒素の流入フラックスと河口から湾内への窒素の流出フラックスを、各画分について示した。
さらに、河川観測によるCDOM濃度データを解析したところ、都市化した浄化処理場がある河川からのCDOM排出は季節変化が小さいことが示唆されたが、淀川流域上流側にあたる琵琶湖集水域などの水田を抱える集水域では河川水CDOM濃度の季節変化が大きいことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
東京湾では、2023年5月、8月、11月に表層水と底層水のサンプリングを行い、CDOMおよび各態炭素・窒素・リンの水平分布を調べた。また、表層水に関しては、Rn濃度の観測を行い、淡水性地下水の湧出における時空間変動について明らかにすることができている。冬季における調査は天候・海況不順が相次いで実施することが出来なかったが、研究は順調に進めることが出来ている。
伊勢湾では、2023年5月、8月、12月、2月に表層水と底層水のサンプリングを行い、CDOMおよび各態炭素・窒素・リンの水平分布を調べた。また、表層水に関しては、Raの4核種の分析を行い、短寿命Raと長寿命Raの特性の違いを調べた。現在サンプルの分析と結果の解析を行なっており、研究は順調に進められることができている。
大阪湾では、2023年度5月、8月、11月、2月に縦断ラインにおける鉛直多層採水を行なってCDOMおよび各態炭素・窒素・リンの鉛直分布を示した。現在サンプルの分析と結果の解析を行なっており、研究は順調に進められることができている。
さらに、各海域におけるCDOMの3次元海洋構造を明らかにするため、JFEアドバンテック社製の高時間分解能のCDOM蛍光センサーロガーを新しく導入し、CDOM鉛直計測を開始するとともに、集水域における河川観測を実施した。また、各自治体・研究機関と連携してCDOM濃度等の水質データの収集を継続するとともに、観測調査海域を拡張して広湾等における水質データ収集を強化した。
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| Strategy for Future Research Activity |
東京湾：2023年度は多摩川を中心として調査を行った窒素安定同位体比を用いた調査を、荒川や江戸川などの他の都市型河川についても調査を進める。Rnについては、表層に加えて底層での分布調査を明らかにしていくほか、Raについても砂浜海岸の汽水地下水や間隙水のエンドメンバーの調査を行っていく。
伊勢湾：伊勢湾内の観測を継続しつつ、伊勢湾奥部から陸棚海域までをシームレスに繋ぐ観測を新たに実施し、陸域から放出される物質の沖合域への輸送の実態をRa同位体およびCDOM/FDOMから評価する。
大阪湾：大阪湾内の観測を継続し、有色溶存有機物(CDOM)、有機態窒素、リン、炭素濃度およびその難分解性の画分の鉛直分布の季節変化を明らかにするとともに、流動モデルの結果を用いて各画分の大阪湾に対する流入、流出フラックスを求める。
データ統合：各調査海域・流域おいて蓄積されてきているCDOM濃度等の水質データを解析し、その時空間変動を明らかにすることで、陸と海の陸起源物質の動態の解明にせまる。特に、複数台の高時間分解能のCDOMロガー(JFEアドバンテック社)を各沿岸域へ水平展開することで、CDOM濃度鉛直プロファイルを重点的に収集し、閉鎖性水域における水塊とCDOMの関係を調査する。そして、陸海域にわたる広範囲におけるCDOM動態に注目するため、調査地域を本州以外の沿岸域（北海道・沖縄県等）への拡張可能性を探る。また、陸海統合シミュレーションで得られているCDOM濃度の計算データを解析する。
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