Evaluation of contribution of land-source nutrients to subarctic coastal marine ecosystems

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Macro coastal oceanography: integrated simulation for the material dynamics from the land through the open ocean
• Project/Area Number: 22H05203
• Research Institution: Fisheries Research and Education Agency
• Principal Investigator: 黒田 寛 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(釧路), グループ長 (30531107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片岡 剛文 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (10533482) ; 白藤 徳夫 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (10553084) ; 中野渡 拓也 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(釧路), 主任研究員 (20400012) ; 鬼塚 年弘 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), グループ長 (60536051) ; 谷内 由貴子 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(釧路), 主任研究員 (60770493) ; 伊佐田 智規 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (80725359)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2027-03-31
• Keywords: 亜寒帯沿岸域 / 湿原河川 / 栄養塩 / 溶存有機炭素 / 植物プランクトン / バクテリア / モニタリング / モデリング

Outline of Annual Research Achievements

（１）海洋低次生態系シミュレーションについて、オホーツク海～道東極沿岸域に適用できるFiechter et al. (2009)型のFe-NPZD 低次生態系モデルを選択した。オホーツク海を中心とする1/10°海洋海氷結合モデルを構築して、さらに低次生態系モデルを結合したスピンアップ実験を開始した。さらに、1/10°モデルから1/1250°モデルにダウンスケールし、Wet Dryなどを考慮した超高解像度海洋モデルのプロトタイプを試験的に作成した。ただし、R4年度は1/50°モデルと1/1250°モデルを直結しており、1/250°モデルの構築とダウンスケーリングは次年度の課題である。加えて、超高解像度海洋モデルの出力を用いて厚岸湾・厚岸湖周辺における潮汐流の解析を実施し、厚岸湾外では日周潮流が卓越すること、厚岸湾・厚岸湖周辺のみ半日周潮流が卓越すること、厚岸湖では半日周潮流のほか短周期の倍潮流が10cm/s程度寄与する可能性を明らかにした。（２）現場調査のうち道東陸棚～沖合親潮域調査について、2022年10月の船舶調査がコロナ関連で中止になったが、2023年1月の船舶調査は予定通り実施された。厚岸湾・厚岸湖周辺調査については、係留系による海洋環境モニタリングならびに厚岸臨海実験所の調査船による厚岸湖・厚岸湾周辺観測を開始した。（３）ナガコンブについて、ハビタットモデルと成長モデルの構築を開始した。前者についてはGISに基づくナガコンブハビタットモデルのプロトタイプを作成した。また、ナガコンブ成長モデルを構築するために、ナガコンブと生息環境に関する既存のデータや知見を収集・整理した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

全体的に年次計画通り進捗している。中規模変動を対象とする海洋海氷低次生態系シミュレーションについてはFiechter et al. (2009)型のFe-NPZD 低次生態系モデルを選択し、すでにスピンアップを開始しており、次年度以降のチューニングの準備は整っている。1/10°モデルから1/1250°モデルにダウンスケールするシステムは構築済みであるが、1点、1/250°モデルの本格的な開発のみ次年度に持ち越した。現場調査のうち2022年10月の船舶調査がコロナ関連で中止になったことは想定外であったが、2022年10月に実施すべき調査体制の構築は2023年1月に実施できた。ナガコンブの成長モデルについては、構築に必要な文献を収集・整理し、次年度にプロトタイプを作成する準備を整えた。GISを用いたナガコンブハビタットモデルのプロトタイプの構築を前倒しで実施し、そのフレームワークは完成しており論文執筆・掲載の作業も完了している。

Strategy for Future Research Activity

シミュレーション課題においては、低次生態系モデルのパラメーターや各種方程式の妥当性を他課題と連携して精査する必要や、モデルと観測値の比較を通じてモデルの再現性を向上させる必要がある。現場調査は新たな測器（LabSTAF）を導入したり、ある観測項目（例えばCDOM）をモニタリングの共通項目に加えたりするなど、研究計画班内での調査体制が整いつつある。なお、新たな測器の納入が予定よりも遅れ、研究計画も若干遅れたが、担当者の努力とアイデアにより十分にその遅れをカバーできている。ナガコンブ漁場周辺モニタリングについては、道東地域の研究所に定在するコンブ専門の担当者がいないため、当初計画したような定期的なモニタリングを実施することが難しい状況である。そのため、スナップショット的な面的集中観測を年に数回実施することに加えて、ナガコンブ漁場に隣接した水産機構釧路拠点の自動ポンプによる汲み上げ海水を利用した固定点環境モニタリングの実施を検討している。

Research Products

• [Journal Article] History, current status, and future vision of particle-tracking simulation applied to marine biology, fisheries science, and ecological engineering around Japan (2023)
  • Author(s): Kuroda Hiroshi
  • Journal Title: Fisheries Science Volume: 89 Pages: 129～146
  • DOI: 10.1007/s12562-023-01673-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Aquatic Primary Productivity Field Protocols for Satellite Validation and Model Synthesis. (2022)
  • Author(s): Balch, W.M., Carranza, M., Cetinic, I., Chaves, J.E., Duhamel, S., Fassbender, A., Fernandez-Carrera, A., Ferron, S., Garcn, E., Goes, J., Gomes, H., Gundersen, K., Halsey, K., Hirawake, T., Isada, T., Juranek, L., Kulk, G., Langdon, C., Letelier, R., Lopez-Sandoval, D., Mannino, A., Marra, J.F., Neale, P. et al.
  • Journal Title: IOCCG Ocean Optics and Biogeochemistry Protocols for Satellite Ocean Colour Sensor Validation Volume: 7 Pages: 1-201
  • DOI: 10.25607/OBP-1835
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Evaluation of seafloor environmental characteristics of harvesting ground of a kelp Saccharina longissima using GIS in the Pacific coastal area of eastern Hokkaido, Japan (2022)
  • Author(s): Ito Sayaka、Onitsuka Toshihiro、Kuroda Hiroshi、Hasegawa Natsuki、Fukuda Hiroki、Gouda Hiroo、Akino Hideki、Sonoki Shiori、Endo Kiyoshi、Takayama Takeshi、Nagase Keiichi、Shirafuji Norio
  • Journal Title: Regional Studies in Marine Science Volume: 55 Pages: 102527～102527
  • DOI: 10.1016/j.rsma.2022.102527
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水温、光量、栄養塩濃度がナガコンブの成長、成熟に与える影響 (2022)
  • Author(s): 鬼塚年弘・伊藤明・東屋知範・葛西広海・黒田寛・谷内由貴子
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会秋季大会
• [Presentation] 北太平洋亜寒帯域における基礎生産量の長期変化に対する熱塩・風成循環の影響 (2022)
  • Author(s): 中野渡拓也・中村知裕・三寺史夫・西岡純・西川はつみ・内本圭亮・黒田寛
  • Organizer: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [Presentation] 道東海域における海洋環境変動と浮魚類等への影響 (2022)
  • Author(s): 黒田寛
  • Organizer: 令和4年度水産油脂資源講演会
  • Invited
• [Presentation] 日本周辺太平洋陸棚域～開放型湾の低次生態系モデリング (2022)
  • Author(s): 黒田寛・高木聖実・谷内由貴子・東屋知範
  • Organizer: 2022年度水圏生態系モデリングシンポジウム
• [Presentation] 道東太平洋海域における海洋環境の変化について (2022)
  • Author(s): 黒田寛
  • Organizer: 釧路管内ブルーカーボン・セミナー
  • Invited
• [Presentation] 2021年道東赤潮：物理的視点に基づく各種解析 (2022)
  • Author(s): 黒田 寛・谷内 由貴子・高木 聖実・東屋 知範・チーム赤潮
  • Organizer: 第51 回北洋研究シンポジウム