Ocean acidification in the subarctic western North Pacific Ocean and its impact on marine biology

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02835
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 脇田 昌英 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(むつ研究所), 技術研究員 (30415989)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 善之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 技術研究員 (20566103) ; 永野 憲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 主任研究員 (40421888)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 海洋環境変動 / 海洋酸性化 / 海洋環境評価

Outline of Annual Research Achievements

高生物生産力の西部北太平洋亜寒帯循環域において、冬季表層は酸性化が減速し、中層は低酸素化と人為起源二酸化炭素の蓄積による相乗効果により酸性化が加速している。この特異な現象の要因は未解明で、海洋生物への影響は未評価である。本研究は、この循環域の時系列観測点K2で特異な酸性化の進行を捉え、化学的と物理学的視点からそのメカニズムを解明し、生物への影響を評価することが目的である。2019年度は以下を実施した。
1. K2に海洋研究開発機構が設置した自動昇降計測ブイシステム等を搭載した係留系を2019年6月に回収後、中層の変動を詳細に捉えるため、時系列自動採水器(200m 300m)とpHセンサー(200m)を再設置した。加えて、性能検査のため、前年、安定した水塊の3000mに設置した時系列自動採水器はバルブの故障により、採水できなかった。物理的要因を探るため、表面から500mまでにCTD/DOセンサー、400mに多層流向流速計を取り付け、回収された自動採水器の試料を分析した。
2. 水深200mに設置したpHセンサーからデータを回収することができ、そのデータとアルカリ度から計算した4時間毎の炭酸カルシウム飽和度は取得することができた。
3. 混合層の酸性化進行下での海洋生物への影響を明らかにするために、溶存化学成分データの経年変化を調べたが、有意な経年変化がなく、酸性化による生物群集生産と石灰化の影響がまだ検出できなかった。
4.特異な冬の酸性化を引き起こす物理的要因として、偏西風により駆動する西部亜寒帯循環の縮小が海面高度の上昇と永年密度躍層の深化をもたらすメカニズムを見つけた。この結果は、Nagano and Wakita(2019)として国際誌Progress in Earth and Planetary Scienceに掲載された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] スイス連邦工科大学ローザンヌ校(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: スイス連邦工科大学ローザンヌ校
• [Int'l Joint Research] アメリカ海洋大気庁(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: アメリカ海洋大気庁
• [Journal Article] Wind-driven decadal sea surface height and main pycnocline depth changes in the western subarctic North Pacific (2019)
  • Author(s): Nagano Akira、Wakita Masahide
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 6 Pages: 1-26
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s40645-019-0303-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Response of N2O production rate to ocean acidification in the western North Pacific (2019)
  • Author(s): Breider Florian、Yoshikawa Chisato、Makabe Akiko、Toyoda Sakae、Wakita Masahide、Matsui Yohei、Kawagucci Shinsuke、Fujiki Tetsuichi、Harada Naomi、Yoshida Naohiro
  • Journal Title: Nature Climate Change Volume: 9 Pages: 954-958
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-019-0605-7
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Time‐series observations of photosynthetic oxygen production in the subtropical western North Pacific by an underwater profiling buoy system (2019)
  • Author(s): Fujiki Tetsuichi、Inoue Ryuichiro、Honda Makio C.、Wakita Masahide、Mino Yoshihisa、Sukigara Chiho、Abe Osamu
  • Journal Title: Limnology and Oceanography Volume: 65 Pages: 1072-1084
  • DOI: https://doi.org/10.1002/lno.11372
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] El Nino-related sea surface elevation and ocean bottom pressure enhancement associated with the retreat of the Oyashio southeast of Hokkaido, Japan (2019)
  • Author(s): Takuya Hasegawa, Akira Nagano, Hiroyuki Matsumoto, Keisuke Ariyoshi, Masahide Wakita
  • Journal Title: MARINE GEOPHYSICAL RESEARCH Volume: 40 Pages: 505-512
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11001-019-09398-2
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Variations in Water Properties and Current Velocity at Station K2 in the Western Subarctic North Pacific in Relation to Wind Changes (2020)
  • Author(s): Akira Nagano, Masahide Wakita, Tetsuichi Fujiki
  • Organizer: Ocean Sciences Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Seasonal transition of the dominant nitrogen source for phytoplankton reconstructed by determining the nitrogen isotope composition for nitrate, ammonium, and individual amino acids of sinking particles in the Northwestern Pacific (2020)
  • Author(s): Chisato Yoshikawa, N.O. Ogawa, Y. Chikaraishi, A. Makabe, Y. Matsui, Y. Sasai, M. Wakita, M.C. Honda, Y. Mino, M.N. Aita, T. Fujiki, T. Nunoura, N. Harada, N. Ohkouchi
  • Organizer: Ocean Sciences Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SHELL DENSITY OF MARINE CALCIFIER AND IN-SITU PH VARIATIONS IN THE WESTERN NORTH PACIFIC (2020)
  • Author(s): KATSUNORI KIMOTO, OSAMU SASAKI, YOSHIYUKI NAKANO, MASAHIDE WAKITA, MINORU KITAMURA, TETSUICHI FUJIKI, KEISUKE SHIMIZU, NAOMI HARADA
  • Organizer: Ocean Sciences Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time-series observations of primary production in the subtropical western North Pacific by an underwater profiling buoy system: relationship between GOP and dissolved oxygen (2020)
  • Author(s): Tetsuichi FUJIKI, Ryuichiro INOUE, Makio C. HONDA, Masahide WAKITA, Chiho SUKIGARA, Yoshihisa MINO, Osamu ABE
  • Organizer: Ocean Sciences Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SHELL DENSITY OF MARINE CALCIFIER AND IN-SITU PH VARIATIONS IN THE WESTERN NORTH PACIFIC (2019)
  • Author(s): KATSUNORI KIMOTO, OSAMU SASAKI, YOSHIYUKI NAKANO, MASAHIDE WAKITA, MINORU KITAMURA, TETSUICHI FUJIKI, KEISUKE SHIMIZU, NAOMI HARADA
  • Organizer: GOA-ON Hangzhou 2019 Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] JAMSTEC研究者総覧 脇田 昌英
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/souran/html/Masahide_Wakita_e57f0-j.html
• [Remarks] Researchmap 脇田 昌英
  • URL: https://researchmap.jp/mwakita/
• [Remarks] 国際的な全海洋酸性化観測ネットワーク（GOA ON）に西部北太平洋亜寒帯観測定点K2を登録
  • URL: http://portal.goa-on.org/Explorer
• [Remarks] KNOT点/K2点海洋観測データサイト
  • URL: http://www.godac.jamstec.go.jp/catalog/data_catalog/metadataDisp/JAMSTEC_KNOT_K2
• [Remarks] CO2 Moorings and Time Series Project: K2
  • URL: https://www.nodc.noaa.gov/ocads/oceans/Moorings/K2.html