2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of a new blue carbon ecosystem model to reveal carbon capture and storage function in urban coastal shallow waters
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18K04409
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
相馬 明郎 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80601096)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭素貯留 / 炭素隔離 / 生態系モデル / ブルーカーボン / 炭酸平衡 / 堆積物 / 浮遊系 / 底生系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，昨年度開発した底生系－浮遊系結合ブルーカーボン生態系モデル(EMAGIN-B.C)の(1)更なる検証と(2)炭素循環像の時空間変動の解析を行った．(1)検証では，新たに入手した植物プランクトン，デトリタス，アンモニア態窒素，硝酸態窒素，リン酸態リン，溶存酸素，大気ー海面間のCO2ガスフラックス，堆積有機物の埋没フラックス等のデータと，モデルの計算結果を比較し，モデルの計算値の妥当を，より多角的な観点から確認した．加えて，各検証項目の動態の相互関係について，モデルの出力と，その結果に至るモデル内部のメカニズムについて詳細に分析した．分析の結果，EMAGIN-B.C.は，浮遊系ー底生結合生態系の複雑なネットワークを考慮しつつ，(a)沿岸浅海域は大気CO2の吸収源なのか？放出源なのか？(b)どの程度，炭素を貯留・隔離するのか？また，(c)炭素の貯留・隔離を決定づけるメカニズムは何なのか？といった問いに対し，評価するツールとして重要な生態系ネットワークの連鎖的挙動を捉えていることを確認した．(2)炭素循環像の時空間変動では，海域の炭素の隔離・貯留能の直接的な評価につながる大気－海洋間のCO2ガス交換の挙動，海洋生物によるCO2貯留機能，海底堆積物への埋没機能，河川・陸域からの炭素流入，流れ(移流・拡散)による沖側での炭素流入・流出について，季節変動を解析した．この解析によって，これまで着目されていなかった，硝化や堆積物内の生物化学過程による大気－海洋間のCO2ガス交換への影響，などについて新しい仮説が生まれた．これら仮説については，現在，モデルの感度解析などを通じ，検証している段階である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
生態系モデルの検証においては，様々な時空間スケールから検証を行い，データの整理を含め，多くの時間を費やしたが，データ処理プログラミングの工夫などにより，順調に遂行した．また，生態系の連鎖的反応の検証については，多角的な項目による感度解析を遂行した．具体的には，浮遊系－底生系における，モデル変数の有り無し，幾つかの生物化学物理過程の有り無しを想定し，それに伴う生態系の応答を見ることで，確認をおこなった．これにより，これまで想定していたこととは異なる挙動（炭酸平衡が炭素循環に与える影響）が確認され，探求する価値があるものとして，現在，解析している．当初予定していた，炭素循環の動態については，季節変動の解析を実施し，東京湾（都市沿岸域）の大気からのCO2吸収，生物による炭素固定，固定した炭素の堆積物への埋没，更には外洋や河川からの炭素流入などの挙動について，春夏秋冬の特性を把握した．こうのような全体の状況に鑑み，本研究はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究を通じて，底生系－浮遊系の炭素循環を表現する新しい生態系モデルが開発，東京湾に適用し，東京湾の生態系ネットワークからもたらされる炭素動態についてモデルの検証が行われた．また，これまで観測されていなかった，あるいは着目されていなかった，堆積物内の生物化学過程が大気－海洋間のCO2ガス交換への影響，などについて新しい仮説が生まれた．今後は，この仮説についての解析を行い，解析結果を，外部へ発信していきたいと考えている．また，従来の目標であった，炭素貯留の鍵となるメカニズムについても，感度解析を実施し，「大気から海洋へのCO2ガス吸収」→「生物生産によるCO2の有機物・炭酸カルシウムとしての固定」→「固定化された炭素の堆積物への埋没・隔離」という一連の炭素の貯留・隔離プロセスに与える応答性を定量的に分析することで，鍵となる素過程の特定し，炭素・貯留能に本質的な影響を与えるメカニズムの解明を試みる．
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| Causes of Carryover |
当初使用予定であった国際会議発表については，別途資金提供があり，経費が発生しなかった．研究進捗の中で生み出された，当初想定していなかった新たな成果については，次年度の国際会議の発表にてエントリー済みであったが，コロナ禍の影響で中止となった．また，当初，外注として見積もっていた入力・出力データ処理も，学内にて実施することで経費が削減された．一方，本研究では，当初予定よりも大量のデータが蓄積されつつあり，今後，大型NAS購入，もしくは，ワークステーション購入に活用する予定である．また，本研究を遂行する上で必要となる遠隔会議に必要となる備品購入にも活用する．
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