2017 Fiscal Year Annual Research Report
Global warming regime shift of coastal fine sediment dynamics due to climate change
| Project/Area Number |
17H03317
|
|---|
| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
Principal Investigator |
八木 宏 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80201820)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉松 宏一 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産工学研究所, 研究員 (10710923)
田村 仁 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (80419895)
小笠原 英子 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 講師 (00531782)
坂見 知子 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 本部, コーディネーター (70372034)
宇田川 徹 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産工学研究所, 主任研究員 (00443391)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 気候変動 / 沿岸底層環境 / 細粒土砂動態 / 有機物循環 / 海底音響センシング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
人工衛星に搭載されたMODIS（中解像度撮像分光放射計）のデータに基づき，LCI（線形結合指標）を海域の水色の指標として，2006～2016年までの約10年間分の人工衛星のMODISデータの平均像を求めることで，日本沿岸の水色の空間分布とその季節変化を検討した．その結果，LCIは北海道周辺海域と房総九十九里沖で低い傾向があった．LCIの年間変動に対するクラスター解析結果からは，日本の太平洋岸では，九州～東海～関東南部，常磐～房総，日高・三沢沖の3つのグループ内に年間変動の類似性があることを明らかにした．
気象擾乱に対する沿岸細粒土砂動態応答把握のためにメソスケールの気象場の変化から，沿岸・浅海域の物理場までをシームレスに表現可能な沿岸細粒土砂動態モデルの構築を試みた．従来の構造系格子モデルによる沿岸物理モデル結果から，極沿岸域における河川水の挙動や，黒潮前線に伴う擾乱の再現性について課題点を抽出し，さらに詳細な海岸線や海底地形を表現可能な非構造系格子モデルを用いることで沿岸物理モデルの高精度化を図った．
高度底質情報抽出は，鹿島灘と外房沖で海底表層の堆積物を 採取し，粒度組成や有機物，クロロフィル含有量等の底質分析と細菌叢の分析を行った．粒径組成は，砂が主成分で泥分は低く，有機物量・クロロフィル含有量には海域間・水深間で違いが見られた． また，一般細菌に比べてアンモニア酸化細菌は鹿島灘と外房沖で 明瞭な群集組成の違いが見られ，底質の変化を検出するのに適していると考えられた．さらに，易分解性有機物の分析法を検討し，現地堆積物試料で定量できることがわかった．
海底音響センシングは，微細粒子が浮遊する底層付近を想定し，室内実験にて，粒径を揃えた微小粒子が浮遊する水中における音響特性の計測を行った．周波数500 kHzにおいて音響強度の変化と浮遊粒子濃度の関係を実験的に調査した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．現気候下における日本沿岸の懸濁質・細粒土砂動態の実態については，MODISデータから懸濁質の指標となる量（LCI）を算出し，これまでに蓄積されている10年間分のデータについて全期間，月別，各年などのコンポジット解析を行って，日本沿岸における空間分布の平均像や季節変動の特徴を把握することができた．
２．沿岸細粒土砂動態モデルの構築については，メソスケールの気象場・波浪場から細粒土砂のソースとなる河口域・浅海域の物理過程までを非構造格型モデFV-COMを用いてシームレスに表現可能であることが確認できた．さらに，海底直上の細粒土砂輸送プロセスの鉛直構造を合理的に評価した境界層モデルを構築することができた．
３．底質環境変化検出手法の開発：（１）高度底質情報抽出については，観測地点ごとの底質の特徴を一般細菌，アンモニア酸化細菌を用いて示すことができた．また，易分解性有機物の分析方法を検討し，定量できることが確認できた．（２）海底音響センシングは粒径を揃えた微小粒子について，音響強度と浮遊粒子濃度の関係を実験的に把握することが出来た．
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．初年度に取り組んだMODIS（中解像度撮像分光放射計） に基づく沿岸水色の空間平均像推定を発展させ，クラスター解析，経験的固有関数展開法など空間構造解析を導入することで，懸濁質動態と関わりの深い沿岸水色や海水の光学特性（後方散乱係数，吸収係数）の時空間構造の把握を試みる．
２．初年度に基本構成の設計を行ったシームレスな沿岸細粒土砂動態モデルを特徴の異なる２海域に適用し，モデルの基本性能の把握に力を入れる．
３．底質環境変化検出については，一般細菌ではなくアンモニア酸化細菌（amoA遺 伝子）を対象に解析を進め，主な出現種（遺伝子型）と底質環境変化との関係を 明らかにする．堆積物中の有機物成分の分析については，易分解性有機物の定量を進め，海域間・水深間の比較を行うとともに，粒径組成・有機物総量・クロロフィル含有量および海洋環境との関係を明らかにする．
４．音響センシングは，昨年度の実験結果を基に，異なる周波数や粒径による音響特性の変化を明らかにするとともに，有機物を含む浮泥のような底表層堆積物の音響特性計測を行う．実海域でのサンプルを利用した室内実験を行い，初年度に実験した有機物を含まない微小粒子の音響特性との違いを比較検討する．
|
