海氷融解過程を考慮した極域海洋像の構築

• Project Area: New Ocean Paradigm on Its Biogeochemistry, Ecosystem and Sustainable Use
• Project/Area Number: 25121501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 西岡 純 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (90371533)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2014: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2013: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
• Keywords: 極域 / 亜極域 / 海氷 / 融解水 / 鉄 / 極域・亜極域 / 海氷融解水 / 栄養塩 / 生物生産

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、海氷が栄養物質の循環と植物プランクトン増殖にどのような役割を果たしているのかを、生物・化学的視点から明らかにする事を目的として取り組んだ。これまでの知見では、季節海氷域では春季に海氷が融けることで海洋表層に低温・低塩分水を供給し、密度成層を発達させ、植物プランクトンにとって光環境の整った安定な生息域を形成する点で、春季から夏季の植物プランクトンの増殖に大きな影響を与える事が指摘されていた。一方で、表層の低温・低塩分水の形成が、窒素・リン・ケイ素などの主要な栄養塩や、海水中で不足しがちな鉄分などの濃度にどのような影響を与え、植物プランクトン増殖に影響しているのかについては知見が不足していた。そこで我々は、海氷内に含まれる化学物質と、海氷融解水が表層の栄養物質環境に与える影響を調べるため、2013年夏季の北極海において、海氷をクリーンにサンプリングし、海氷の中に含まれる窒素・リン・ケイ素などの栄養塩や鉄分の分析を実施した。その結果、海氷には表層の海水にくらべて１-２オーダー以上高い濃度で鉄分が含まれていること、一方で主要な栄養塩は海氷結氷時に排出されて海氷内の濃度が著しく低いことが明らかとなった。さらに、北極海の氷縁域で海洋表面水のマッピングを実施し、アルカリ度と鉄分および栄養塩を測定することで、北極海表層の広範囲に海氷融解水由来の鉄分が供給されていて、主要な栄養塩である硝酸塩が消費されている様子を捉えることに成功した。河川水由来の鉄分供給の及ぶ範囲に比べ、海氷融解水由来の鉄分の及ぶ範囲は各段に大きいと考えられ、北極海季節海氷域だけでなく、海氷融解水の及ぶ範囲の植物プランクトン生態系に大きな影響を与えていることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Iron and macro-nutrient concentrations in sea ice and their impact on the nutritional status of surface waters in the southern Okhotsk Sea (2014)
  • Author(s): Naoya Kanna, Takenobu Toyota, Jun Nishioka
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 126 Pages: 44-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative evaluation of iron transport processes in the Sea of Okhotsk (2014)
  • Author(s): Jun Nishioka, Takeshi Nakatsuka, Kazuya Ono, Yu N Volkov, Alexey Scherbinin, Takayuki Shiraiwa
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 126 Pages: 180-193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laterally spreading iron, humic-like dissolved organic matter and nutrients in cold, dense subsurface water of the Arctic Ocean (2014)
  • Author(s): Nanako Hioki, Kenshi Kuma, Yuichirou Morita, Ryouhei Sasayama, Atsushi Ooki, Yoshiko Kondo, Hajime Obata, Jun Nishioka, Youhei Yamashita, Shigeto Nishino, Takashi Kikuchi, Michio Aoyama
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methods for biogeochemical studies of sea ice: The state of the art, caveats, and recommendations (2014)
  • Author(s): Lisa A Miller, Francois Fripiat, Jun Nishioka, Daiki Nomura, et al.
  • Journal Title: Elementa: Science of the Anthropocene Volume: 1 Pages: 1-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biogeochemical and physical processes in the Sea of Okhotsk and the linkage to the Pacific Ocean (2014)
  • Author(s): Nishioka, J., I. Yasuda, H. Liu, H. Mitsudera, T. Nakatsuka, Y. N. Volkov
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative evaluation of iron transport processes in the Sea of Okhotsk (2014)
  • Author(s): Nishioka, J., T. Nakatsuka, K. OnoY. N. Volkov, A. Scherbinin, T. Shiraiwa
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron and macro-nutrient concentrations in sea ice and their impact on the nutritional status of surface waters in the southern Okhotsk Sea (2014)
  • Author(s): Kanna, N., T. Toyota, J. Nishioka
  • Journal Title: Progress in Oceanography Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intensive mixing along an island chain controls oceanic biogeochemical cycles (2013)
  • Author(s): Nishioka, J., T. Nakatsuka, Y. W. Watanabe, I. Yasuda, K. Kuma, H. Ogawa, N. Ebuchi, A. Scherbinin, Y. N. Volkov, T. Shiraiwa and M. Wakatsuchi
  • Journal Title: GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES Volume: 27 Issue: 3 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1002/gbc.20088
  • NAID: 120005394546
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Availability of particulate Fe to phytoplankton in the Sea of Okhotsk (2013)
  • Author(s): Sugie, K., J. Nishioka, K. Kuma, Y. N. Volkov, and T. Nakatsukak
  • Journal Title: Marine Chemistry Volume: 152 Pages: 20-31
  • DOI: 10.1016/j.marchem.2013.03.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fe/Al ratios of suspended particulate matter from intermediate water in the Okhotsk Sea: Implications for long-distance lateral transport of particulate Fe (2013)
  • Author(s): Shigemitsu, M., J. Nishioka, Y.W. Watanabe, Y. Yamanaka, T. Nakatsuka, Y.N. Volkov
  • Journal Title: Marine Chemistry Volume: 157 Pages: 41-48
  • DOI: 10.1016/j.marchem.2013.07.003
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 北極海の淡水流入に伴う鉄の供給と植物プランクトンの応答 (2014)
  • Author(s): 武居信行、大木敦之、平譯 享、西岡 純
  • Organizer: 2014年度日本海洋学会秋季大会
  • Place of Presentation: 長崎大学 (長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-15
• [Presentation] Quantitative evaluation of iron transport processes in the Sea of Okhotsk (2014)
  • Author(s): Jun NISHIOKA, Takeshi NAKATSUKA
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society 2014 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Sapporo ロイトン札幌(札幌市）
  • Year and Date: 2014-08-01
• [Presentation] Iron and Macro-nutrient Concentrations in Sea Ice and Their Impact on the Nutritional Status of Surface Waters in the Southern Okhotsk Sea (2014)
  • Author(s): Kanna, N., T. Toyota, and J. Nishioka
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society 2014 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Sapporo ロイトン札幌(札幌市）
  • Year and Date: 2014-08-01
• [Presentation] 西部北極海における鉄・栄養塩・フミン物質の挙動と起源 (2014)
  • Author(s): 日置菜々子、久万健志、森田雄一朗、笹山了平、大木淳之、近藤能子、小畑元、西岡純、山下洋平
  • Organizer: 日本海洋学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学 東京
• [Presentation] 新青丸KS-13-T3 習熟航海におけるクリーンサンプリング (2014)
  • Author(s): 小畑元、西岡純、金泰辰、則末和宏、武田重信、涌田陽平、蒲生俊敬
  • Organizer: 日本海洋学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学 東京
• [Presentation] オホーツク海表層への鉄の輸送及び植物プランクトンの増殖に海氷が果たす役割 (2014)
  • Author(s): 漢那直也、村山愛子、豊田威信、Yu N. Volkov、西岡純
  • Organizer: 日本海洋学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学 東京
• [Presentation] 北太平洋亜寒帯域の鉄供給過程における大気ダストの役割 (2014)
  • Author(s): 的場澄人、小埜恒夫、村山愛子、西岡純
  • Organizer: 日本海洋学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学 東京
• [Presentation] WEST-TO-EAST DISSOLVED IRON DISTRIBUTION IN THE SUBARCTIC PACIFIC (2014)
  • Author(s): Jun Nishioka, Hajime Obata
  • Organizer: 2014 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: Convention center, Honolulu, USA
• [Presentation] The impact of sea ice melting on the macro- and micro-nutrient conditions and on the community composition of phytoplankton (2014)
  • Author(s): Naoya Kanna, Takenobu Toyota, Jun Nishioka
  • Organizer: 2014 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: Convention center, Honolulu, USA
• [Presentation] DISSOLVED IRON(II) IN THE NORTHERN BERING SEA SHELF AND CHUKCHI SEA (2014)
  • Author(s): Yoshiko Kondo, Hajime Obata, Atsushi Oki, Jun Nishioka, Youhei Yamashita and Kenshi Kuma
  • Organizer: 2014 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: Convention center, Honolulu, USA
• [Presentation] Distribution of iron (II) in the Northeastern Pacific (2014)
  • Author(s): Hajime Obata, Samiko Takahashi, Taejin Kim, Toshitaka Gamo
  • Organizer: 2014 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: Convention center, Honolulu, USA
• [Presentation] DISTRIBUTIONS OF DISSOLVED LIGNIN IN THE WESTERN NORTH PACIFIC: IMPLICATION FOR TRANSPORTATION OF TERRIGENOUS DISSOLVED ORGANIC MATTER ACCOMPANIED WITH IRON (2014)
  • Author(s): Hiroshi Ogawa, C. Liu, J. Nishioka, Y. Yamashita, R. Benner
  • Organizer: 2014 Ocean Sciences Meeting
  • Place of Presentation: Convention center Honolulu, USA
• [Presentation] GEOTRACES北太平洋亜寒帯域断面観測における溶存鉄濃度分布 (2013)
  • Author(s): 西岡 純、小畑 元
  • Organizer: 日本海洋学会秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌
• [Presentation] 西部北太平洋における溶存態リグニンの分布－NPIWによる陸起源溶存有機物と鉄の長距輸送 (2013)
  • Author(s): 小川浩史、呂圭蓉、西岡 純、山下洋平、小畑 元、福田秀樹、C.G. Fichotc、R.Benner
  • Organizer: 日本海洋学会秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌
• [Remarks] 環オホーツク
  • URL: http://wwwoc.lowtem.hokudai.ac.jp/
• [Remarks] 海氷融解過程を考慮した極域海洋像の構築
  • URL: http://ocean.fs.a.u-tokyo.ac.jp/forpublica1.html
• [Remarks] 北海道大学低温科学研究所環オホーツク観測研究センター
  • URL: http://wwwoc.lowtem.hokudai.ac.jp/
• [Remarks] 北海道大学 低温科学研究所 研究トピックス
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/topics.html