| Project/Area Number |
23K21744
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| Project/Area Number (Other) |
21H03583 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤原 周 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 研究員 (00756489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八田 真理子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 副主任研究員 (00896110)
伊藤 優人 国立極地研究所, 先端研究推進系, 特任研究員 (40887907)
塩崎 拓平 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (90569849)
松野 孝平 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (90712159)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
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| Keywords | 北極海 / 植物プランクトンブルーム / 海氷 / 植物プランクトン / 海氷内堆積物 / dirty ice / Dirty Ice / 物質循環 / 堆積物 / リモートセンシング / 海洋生態系 / 北極海洋生態系 / 海氷融解 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、海氷形態の違い（Dirty IceとClear Ice）が北極海の春季ブルームに及ぼす影響の違いについて明らかにすることを目的とする。 そのために以下の手段で目的達成へアプローチする。
・海氷融解過程を模した実験系を構築し、異なる形態の海氷の下で発生する春季ブルームの発達過程や形成種の違いを実験的に明らかにする
・現場で様々な形態の海氷を採取し、海氷内の堆積物量、栄養塩、微量金属、および植物プランクトン生物量を調べ、春季ブルームへ及ぼす影 響を評価する
・衛星リモートセンシングを用いて、形態別の海氷分布と同海域に発生する春季ブルームの規模や発生タイミングとの空間的関係性を把握
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| Outline of Annual Research Achievements |
冬季の北極海では海氷が生成する際に、海底堆積物が巻き上がり氷に取り込まれることがある。本研究では、そのプロセスと共に植物プランクトンも海氷内部に取り込まれ、それが春季に融氷とともに放出されることで、春季ブルームの起源となるという仮説をたて、それを観測・実験によって立証することを目的としている。令和5年度はパンデミックも収まったこともあり、アラスカ州ウトキアグヴィクにおける沿岸定着氷上の現場観測を実施し、本課題の鍵となる堆積物を含んだ海氷（Dirty Ice）試料を計画通り得ることができた。仮説検証のための実験を行い、仮説の通り、堆積物を含んだ海氷には植物プランクトン細胞が多く含まれていることが分かり、冬季の凍結仮定で海氷内に植物プランクトンが取り込まれることを確認した。また、追加試料の採取のため、令和6年度も定着氷観測に参加し、Dirty Iceの融解に伴う、春季ブルームの模擬実験とその試料の分析・解析を進める。令和5年度はまた、衛星リモートセンシングを用いた海氷運動の後方追跡手法とDirty Ice分布推定手法を組み合わせることで、Dirty Iceの生成場所のマッピング手法を概ね確立した。ウトキアグヴィク沖含む、北極海の沿岸ポリニヤ生成域や沿岸定着氷域における、Dirty Iceの活発な生成が面的に明らかとなった。また、長く溶け残った一部のDirty Iceは、3年以上かけてアラスカ沿岸からグリーンランド沿岸まで移動していることも明らかとなり、実験結果と合わせると海氷が植物プランクトンの「種」を運ぶキャリアとして重要な役割を持つことが示唆された。本件についても、令和6年度に論文としてまとめる。
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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
令和5年度はCOVID-19による米国への渡航規制が緩和され、本研究課題の最重要データの取得のための、アラスカ州ウトキアグヴィクの沿岸定着氷上における現場観測を実現することができた。現地ではアラスカ大学フェアバンクス校の研究協力者と共同で、5日間の日程で氷上作業を行い、海氷コアおよび海氷下海水試料を採取した。一連の観測では、堆積物を含んだDirty Iceの海氷コア試料を複数地点で得ることができ、また、春季ブルーム発生前の貴重な植物プランクトン量や栄養塩濃度などのデータを得た。試料分析も順調に進んでおり、海氷コアの結晶構造解析の結果、ウトキアグヴィク定着氷のDirty Iceは、冬季の活発な鉛直混合で巻き上がった堆積物を取り込みながら凍結していたものと推測された。さらに、Dirty Ice内には、一般的なきれいな海氷に比べ植物プランクトン量が優位に多く、前年に一度海底に沈んだ植物プランクトンは、海氷が作られる過程で堆積物とともに海氷内に取り込まれていることを裏付ける結果を得た。また、衛星リモートセンシングを用いた、Dirty Iceの生成場所のマッピング手法の確立の進捗も良好であり、研究協力者が確立した衛星観測によるアルベドスペクトルを用いたDirty Ice分布推定手法と、海氷運動の後方追跡手法を組み合わせることによって、Dirty Iceが北極海のどこで作られるのかを推定することに成功した。その結果、ウトキアグヴィク沖含む、北極海の沿岸ポリニヤ生成域や沿岸定着氷域における、Dirty Iceの活発な生成の面的な分布が明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる令和6年度は、海氷コア試料と海氷下海水の追加試料の取得のため、再度ウトキアグヴィク定着氷観測に参加する。多くの海氷コア試料を分析することで、ウトキアグヴィクの定着氷について、堆積物や植物プランクトン、栄養塩含有量の一般的知見を得ることが期待される。それによって夏季に海氷が溶ける過程で、海氷から海洋側への植物プランクトンや栄養塩等の放出量の把握が進むであろう。そして引き続き植物プランクトンの春季ブルーム環境を模した培養実験試料の分析を進め、海氷から放出された植物プランクトンの生産力や、群集組成および多様性、増殖速度を調査し、海氷内に含まれる植物プランクトン細胞の「種」としてのポテンシャルの評価を行う。リモートセンシングを用いたDirty Iceの追跡については、ケーススタディとして、ウトキアグヴィクで生成して北極海内を漂流する海氷の中でのDirty Iceの割合や体積などの定量的評価を進め、Dirty Iceの水平的なフラックスまで明らかにする。随時本課題で得た知見に関しては、論文化を進め、令和6年度はまず衛星リモートセンシングを用いたDirty Ice生成場所マッピング手法についてまとめ論文として投稿する。
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