2017 Fiscal Year Research-status Report

松島湾の泥の物理的変遷解明に基づいた閉鎖性海域の長期環境評価

Research Project

Project/Area Number	16K06526
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	長尾正之国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (70251626)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	西村修東北大学, 工学研究科, 教授 (80208214) 高橋暁国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ付 (30357371) 新谷哲也首都大学東京, 都市環境科学研究科, 助教 (80281244)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	地形 / 数値モデル / 堆積物 / 再懸濁 / 環境影響評価 / 松島湾 / 津波 / アマモ場
Outline of Annual Research Achievements	わが国沿岸では規制による水質改善が進んだが、大都市圏を抱える湾では化学的酸素要求量（COD)が横ばいで、その原因が湾奥海底の泥に起因する可能性があるとされている。また、2011年3月11日の東日本太平洋沖地震・津波で壊滅的被害を受けた宮城県松島湾のアマモ場が、未だ回復しない原因として、地震・津波発生前から堆積していた泥の関与が示唆されている。そこで、松島湾をモデル水域とし、泥の長期変遷研究を行う。まず、泥の基本性状や関連情報の変遷を、先行研究・既存調査の結果、提案者が2012年・2014年に行った調査結果、ならびに研究期間中の最新データも加えて、明らかにする。また、堆積物表層の難分解性有機物・脂肪酸・ベントスの変遷も示す。次に、震災前・津波襲来時・現在の三つの時点の海底地形・海岸線に基づき湾内流況再現から、物理環境の差違を評価する。今年度は、超音波反射強度画像に基づいた表層堆積物の分類では、結果が実態と一致しない場合があることから、その分類方法について総括するとともに、深層学習による画像学習による表層堆積物・地形分類の可能性について検証を行った。その結果、学習済みニューラルネットワークはテスト用画像を砂（およびサンドウエーブ）、画像接合部、それ以外に分離する能力を持つことが確認できたほか、今後の深層学習の課題が、学習に必要な大量の「正解」付き超音波反射強度画像の整備にあることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は、超音波反射強度画像に基づいた表層堆積物の分類では、結果が実態と一致しない場合があることから、その分類方法について総括するとともに、深層学習による画像学習による表層堆積物・地形分類の可能性について検証を行った。その結果、学習済みニューラルネットワークはテスト用画像を砂（およびサンドウエーブ）、画像接合部、それ以外に分離する能力を持つことが確認できたほか、今後の深層学習の課題が、学習に必要な大量の「正解」付き超音波反射強度画像の整備にあることが示唆された。
Strategy for Future Research Activity	1960年代・1990年代、2012年・2014年の海底海岸線地形変遷と含泥率、粒径分布、含水率、有機炭素含有量等の基本性状の変遷を、文献値と公的機関環境モニタリングに基づいて復元する。海上保安庁から航空レーザー測量結果の提供を受け、国土地理院が作成した沿岸海底地形図に基づいた震災後海底地形の補正を行う。また、過去から現在までに刊行された海図や、国土地理院地形図をさかのぼって収集し、地形改変の変遷について情報を収集する。また、産総研が過去に行った津波水理模型実験で未解析のフロート追跡画像データの解析を行い津波襲来時の水平流速分布図を作成する。地形について、一部水行きについて最新データが得られていない区域については、独自に地形調査を行う。またオブジェクト指向型流体モデルに基づいた松島湾に対応した数値流動実験のプログラム開発を行う。
Causes of Carryover	（理由）ワイドバンドマルチビーム測深機による海底地形調査が日程などの都合で行えなかったため、使用予定だった調査旅費・調査補助費・レンタカー代・機材輸送費・用船費を執行しなかったため。（使用計画）「研究計画調書」の「研究が当初計画どおりに進まない時の対応など」に記述したとおり、3年の研究期間内で予定を変更して柔軟に対応する。予定しているワイドバンドマルチビーム測深機によるデータ取得は、調査期間を変更して改めて実施する。