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Development of a new blue carbon ecosystem model to reveal carbon capture and storage function in urban coastal shallow waters

Research Project

Project/Area Number 18K04409
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2018-2021)

Principal Investigator

Sohma Akio  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80601096)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords生態系モデル / 炭素隔離 / ブルーカーボン / 炭酸平衡系 / 都市沿岸域 / 浮遊系 / 底生系 / 気候変動 / 炭素貯留 / 浮遊生態系 / 底生生態系 / 沿岸海域 / 炭酸平衡 / 堆積物 / 炭酸化学理論 / 炭素貯留・隔離
Outline of Final Research Achievements

A mathematical ecosystem model was developed to predict and evaluate the climate change mitigation function of urban coastal areas, based on a series of processes: CO2 gas exchange between the atmosphere, ocean, and sediment; fixation of absorbed dissolved inorganic carbon into organic matter and calcium carbonate through biological production; and sequestration of the fixed carbon in sediment. The model is based on the following processes The model integrates the following mechanisms: (1) suspended-sediment-benthic coupling, (2) food web among zooplankton, phytoplankton, and benthic animals, (3) geobiochemical processes, (4) carbonic acid equilibrium system, and (5) transport processes, and was applied to Tokyo Bay for validation. The model analysis revealed changes in the climate change mitigation function in Tokyo Bay from the present to the future and the factors that contribute to these changes, based on the relationships among biological, chemical, and physical processes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ブルーカーボン研究の多くが、炭素に関する実測値から物質収支あるいは統計手法による観測データ解析で気候変動緩和能を予測・評価するのに対し、本研究にて開発したブルーカーボン生態系モデルは,栄養塩-酸素-生物間の生態系網に加え、炭酸平衡系のメカニズムを導入し,これらについて,現地観測値と整合性を検証したモデルであり,現象の理解と予測精度を大きく進展させたものである。また,本モデルは,生物回復と水質改善の評価・予測機能も可能であり,生物回復,水質改善,気候変動緩和という生態系の持つ3機能を俯瞰的に視座し,沿岸浅海域の管理方針を決定に資するコミュニケーションプラットホームにもなり得る。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (46 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 7 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 9 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] FUTURE PREDICTION OF CLIMATE CHANGE MITIGATION FUNCTIONS IN TOKYO BAY: AN ANALYSIS USING A COASTAL ECOSYSTEM MODEL CONSIDERING THE EFFECTS OF OCEAN ACIDIFICATION2023

    • Author(s)
      大町 佳史,相馬 明郎
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 17 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-17154

    • ISSN
      2436-6021
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] EVALUATION OF MEASURES TO OLIGOTOROPHICATION IN HARIMA-NADA SEA BY AN ECOSYSTEM MODEL: EFFECT AND MECHANISMS OF MEASURES OF RIVER, OSAKA BAY, AND BIVALES2023

    • Author(s)
      古川 桃子アンナ,相馬 明郎
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 17 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-17153

    • ISSN
      2436-6021
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] INFLUENCE OF MARINE ORGANISMS' PH DEPENDENCY ON CARBON UPTAKE, CAPTURE, AND STORAGE FUNCTIONS2022

    • Author(s)
      大町 佳史, 相馬 明郎
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 78 Issue: 2 Pages: I_901-I_906

    • DOI

      10.2208/kaigan.78.2_I_901

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
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  • [Journal Article] Modeling the life cycle of four types of phytoplankton and their bloom mechanisms in a benthic-pelagic coupled ecosystem2022

    • Author(s)
      Akio Sohma, Riku Imada, Tetsuya Nishikawa, Hisashi Shibuki
    • Journal Title

      Ecological modelling

      Volume: 467 Pages: 1-37

    • DOI

      10.1016/j.ecolmodel.2022.109882

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  • [Journal Article] Ecosystem functions in urban coastal areas– Considering our vision by ecosystem modeling2020

    • Author(s)
      相馬 明郎
    • Journal Title

      Impact Assessment

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 33-38

    • DOI

      10.20714/jsia.18.1_33

    • NAID

      130007807150

    • ISSN
      1348-1819, 2424-2268
    • Year and Date
      2020-02-20
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  • [Journal Article] パネルディスカッション 「湾岸未来都市のあるべき環境像を模索する」2020

    • Author(s)
      重松 孝昌、川久保 俊、柳 憲一郎、嘉名 光市、相馬 明郎、佐々木 裕也、川岸 啓人
    • Journal Title

      Impact Assessment

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 39-49

    • DOI

      10.20714/jsia.18.1_39

    • NAID

      130007807152

    • ISSN
      1348-1819, 2424-2268
    • Year and Date
      2020-02-20
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    • Open Access
  • [Journal Article] MECHANISM OF CLIMATE CHANGE MITIGATION IN MANGROVE-SEAGRASS COUPLED ECOSYSTEM -MATHEMATICAL MODEL ANALYSIS-2020

    • Author(s)
      相馬 明郎, 小西 颯人, 戸田 慎治, 名倉 亮太, 渋木 尚, 茂木 博匡, 桑江 朝比呂
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 76 Issue: 2 Pages: I_961-I_966

    • DOI

      10.2208/kaigan.76.2_I_961

    • NAID

      130007936016

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
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  • [Journal Article] Modeling a coastal ecosystem to estimate climate change mitigation and a model demonstration in Tokyo Bay2018

    • Author(s)
      Akio Sohma,Hisashi Shibuki, Fumiyuki Nakajima, Atsushi Kubo, Tomohiro Kuwae
    • Journal Title

      Ecological Modelling

      Volume: 384 Pages: 261-289

    • DOI

      10.1016/j.ecolmodel.2018.04.019

    • NAID

      120006534918

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019816

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ANNUAL VARIATION OF AIR-SEA CO2 FLUX AT THE RIVER MOUTH AREA AND ITS FACTORS -ANALYSIS OF AN ECOSYSTEM MODEL, EMAGIN_B.C.-2018

    • Author(s)
      相馬 明郎, 中居 瑞貴, 久保 篤史, 桑江 朝比呂
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 74 Issue: 2 Pages: I_1267-I_1272

    • DOI

      10.2208/kaigan.74.I_1267

    • NAID

      130007503955

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ECOSYSTEM MODEL STUDY ON LONG-TERM DYNAMICS OF DISSOLVED OXYGEN AND ITS FACTORS AT THE BOTTOM WATER IN TOKYO BAY2018

    • Author(s)
      相馬 明郎, 春田 拓郎
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 74 Issue: 2 Pages: I_1273-I_1278

    • DOI

      10.2208/kaigan.74.I_1273

    • NAID

      130007503958

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 豊かな海と気候変動緩和の両得に資する大阪湾・播磨灘生態系モデルの開発2023

    • Author(s)
      相馬明郎・森井裕・佐藤達明・渋木尚
    • Organizer
      第70回海岸工学講演会 2023年11月 土木学会
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  • [Presentation] マングローブ生態系における日スケールの炭素動態とメカニズム-数理生態系モデル による解析2023

    • Author(s)
      相馬明郎, 両國彰人, 渋木尚, 桑江朝比呂
    • Organizer
      第70回海岸工学講演会 2023年11月 土木学会
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  • [Presentation] Ecopath with Ecosimモデルによる大阪湾カタクチイワシ資源の栄養塩応答の解析2023

    • Author(s)
      岡耕平, 相馬明郎
    • Organizer
      第70回海岸工学講演会 2023年11月 土木学会
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  • [Presentation] 東京湾での気候変動緩和と豊かな海再生-大気・水・堆積物を巡るこれまでとこれから2023

    • Author(s)
      相馬明郎
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      第23回東京湾シンポジウム
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  • [Presentation] 沿岸生態系のデータサイエンスープロセスモデルの変遷と統計モデルの展望ー2023

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      相馬明郎
    • Organizer
      第26回日本水環境学会シンポジウム 2023年09月 日本水環境学会
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      石塚航大, 相馬明郎
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      2022年度土木学会関西支部年次学術講演会
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      荒木隆希,相馬明郎
    • Organizer
      2022年度土木学会関西支部年次学術講演会
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  • [Presentation] Effects of benthic biochemical processes on air-sea CO2 flux2021

    • Author(s)
      Akio Sohma, Daichi Okada
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      ECSA 58 - EMECS 13: Estuaries and coastal seas in the Anthropocene - Structure, functions, services and management conference
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      Ecosystem model study on the cause of oligotrophication in Harima-nada sea -the effect on nutrient concentration by rivers, bivalves and surrounding sea
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      Water and Environment Technology Conference Online 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 播磨灘の貧栄養化と豊かな海-生態系ネットワークからの探求2021

    • Author(s)
      相馬明郎
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      水産海洋地域研究集会「第2回東部瀬戸内海研究集会」
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      相馬明郎
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      第24回日本水環境学会シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] サンゴ・海草・マングローブ複合生態系の気候変動緩和機能とサンゴの役割2021

    • Author(s)
      相馬明郎, 戸田慎治, 渋木尚, 茂木博匡, 桑江朝比呂
    • Organizer
      第68回海岸工学講演会
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      大町佳史, 相馬明郎
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      両國 彰人, 相馬 明郎
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      古川桃子アンナ, 相馬明郎
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      大町佳史, 相馬明郎
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  • [Presentation] 河川水質が マングローブ・海草複合生態系の 炭素吸収・固定・貯留機能に与える影響2021

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      両國彰人, 相馬明郎
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      2021年度土木学会関西支部年次学術講演会
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  • [Presentation] マングローブ-干潟ー海草生態系における気候変動緩和機能の解析2020

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      名倉亮太,相馬明郎
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    • Author(s)
      岡田大知,相馬明郎
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  • [Presentation] 数理モデルを用いた海草生態系による気候変動緩和とそのメカニズム解明の試み2019

    • Author(s)
      戸田慎治,相馬明郎
    • Organizer
      2019年度土木学会関西支部年次学術講演会 2019年05月
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  • [Presentation] 東京湾の環境の変遷2019

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      相馬明郎,八木宏,高山百合子
    • Organizer
      比較沿岸環境工学に基づく今後の大阪湾研究に関する調査研究委員会講習会
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  • [Presentation] Modelling the life cycles of harmful diatoms and its application to the benthic-pelagic coupled ecosystem model, to reveal the mechanisms of the bleaching in aquacultured nori2019

    • Author(s)
      Akio SOHMA, Riku IMADA, Tetsuya NISHIKAWA, Hisashi SHIBUKI
    • Organizer
      The International Society for Ecological Modelling, Global Conference 2019
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  • [Presentation] 東京湾における底生生態系が大気-海洋間 CO2フラックスに与える影響2019

    • Author(s)
      岡田大知,相馬明郎
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      令和元年度海洋理工学会度秋季大会
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      戸田慎治,相馬明郎,渋木 尚,茂木博匡,桑江朝比呂
    • Organizer
      令和元年度海洋理工学会度秋季大会
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  • [Presentation] 沿岸生態系がもたらす”豊かな海”と”気候変動緩和”の両得2018

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      相馬明郎
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      相馬明郎
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      生態系工学研究会H30年度第2回RACES セミナー
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  • [Presentation] 炭素吸収・隔離・貯留機能の評価を目的としたマングローブ生態系モデル開発の試み2018

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      小西颯人,相馬明郎,渋木尚,豊田健志,茂木博匡,桑江朝比呂
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      海洋理工学会平成30年度秋期大会
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  • [Presentation] The estimation of CO2 flux in Japanese coastal ecosystems using a numerical model2018

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      Hirotada Moki, Akio Sohma, Hisashi Shibuki, Kenji Toyoda, Anirban Akhand, Kenta Watanabe, Tatsuki Tokoro, Tomomi Inoue, Hiroya Yamano, Masayuki Banno, Yasuyuki Nakagawa, Hiroyuki Matsuda, Tomohiro Kuawe
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      第34回個体群生態学会
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      相馬明郎
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      小西颯人,相馬明郎
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      宮田侑真,相馬明郎
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      関崇史,相馬明郎
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  • [Presentation] The estimation of CO2 flux in subtropical coastal ecosystems using a numerical model2018

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      Hirotada MOKI, Akio SOHMA, Hisashi SHIBUKI, Kenji TOYODA, Anirban AKHAND, Kenta WATANABE, Tatsuki TOKORO, Tomomi INOUE, Hiroya YAMANO, Masayuki BANNO, Yasuyuki NAKAGAWA, Hiroyuki MATSUDA, Tomohiro KUAWE
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    • Int'l Joint Research
  • [Book] Blue Carbon in Shallow Coastal Ecosystems, Carbon Dynamics, Policy, and Implementation.,Chapter 11: "CO2 Uptake in the Shallow Coastal Ecosystems Affected by Anthropogenic Impacts."2019

    • Author(s)
      Tomohiro Kuwae, Jota Kanda, Atsushi Kubo, Fumiyuki Nakajima, Hiroshi Ogawa, Akio Sohma, Masahiro Suzumura
    • Total Pages
      373
    • Publisher
      Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2019
    • ISBN
      9789811312946
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  • [Remarks]

    • URL

      https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001396_ja.html

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URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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