2020 Fiscal Year Research-status Report
Carbon storage due to aquatic plants considering the interaction with water quality for climate change mitigation
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18KK0119
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
中山 恵介 神戸大学, 工学研究科, 教授 (60271649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 謙太 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, 主任研究官 (20725618)
清水 健司 神戸大学, 工学研究科, 客員准教授 (40821939)
丸谷 靖幸 九州大学, 工学研究院, 助教 (50790531)
久保 篤史 静岡大学, 理学部, 助教 (90803958)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | CO2フラックス / DIC / TA / SAV / hydrodynamic / global warming |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気候変動を緩和するため，光合成による炭素の吸収効果が極めて高い沿岸域の藻場を利用した炭素貯留機能の活用研究が世界的に成されている．沿岸域が占める面積は，世界の海洋の全面積である3億6000万km^2の約0.1％の36万km^2である．一方で，陸域に存在する湖沼の全面積は10万km^2であるにも関わらずブルーカーボン研究が進んでいない．また，地球温暖化対策は世界規模で行われる必要があり，国際共同研究の推進が必要とされている．そこで本研究では，西オーストラリア大学と共同で現地観測を実施し，成層流動と水環境を統合した水草モデルによる炭素貯留量の推定手法を提案することを目的とする．さらに，日本発のモデルを介した若手研究者による藻場や水草に関する研究ネットワークを構築する．
西オーストラリア州にて現地観測を実施するための準備として， 2019年7月に北海道道東に位置するコムケ湖を対象として，研究分担者である岐阜大学の丸谷助教，静岡大学の久保講師，港湾空港技術研究所の渡辺氏，および研究協力者である北見工業大学の駒井教授とともに実施した．風速などが同じ外力条件下において，アマモが存在することにより成層化が促進され，その結果，水中CO2分圧の鉛直分布がアマモ群落内外で大きく異ることがわかった．一方で，2019年11月に神戸大学および西オーストラリア大学のメンバーによりパース市内のLake Mongerにおいて現地観測を実施した．猛暑が発生した年であり，水草が予想以上に繁茂していた．その結果，コムケ湖で得られた結果と同様な傾向を観測することに成功した．その後，感染症の拡大により現地に渡航することができていないため，コムケ湖とLake Mongerにおける観測結果の解析を進め，国際雑誌への投稿を検討している．今後，渡航制限が解除された後，現地にて観測を実施し，最終の取りまとめを行う予定である．
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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
研究開始年度に研究代表者（神戸大学）と研究協力者の北見工業大学の駒井准教授（2018年同時）とでコムケ湖におけるアマモの光合成や呼吸による溶存無機炭素（DIC）のモデル化に関する室内実験を行った．その結果をまとめ，Ecological Modellingに投稿し，2020年に論文が掲載された．本研究成果により，水草による炭素吸収量に関する同定手法を確立することができた．一方で，北海道道東に位置するコムケ湖において全メンバーと共に現地観測を実施し，Ecological Modellingの成果を利用することで，成層とDICの鉛直分布に関する解析を進めた．その結果，アマモによる成層の強化を現地観測結果から見出すことができた．現在，Ecological Modellingに投稿準備中である．
2019年にLake Mongerにて実施した観測結果について，コムケ湖と同様にDICのモデル化に関する検討を行った．Lake Mongerの水草を用いた室内実験では，採水に加えてコムケ湖の際に用いなかった水中CO2分圧センサー計測も実施した．採水が1時間間隔であるのに比べて，水中CO2分圧センサーを用いることで実験水槽の水量を変化させることがなく，水中CO2分圧を5分間隔で計測できるという利点を有する．水中CO2分圧からDICへ変換してからの解析となるが，コムケ湖での知見があり十分な信頼性を有したDICのモデル化に成功した．現地観測結果と合わせて，解析結果を国際雑誌へ投稿するための準備を進めているところである．研究グループ全員で集合して活動することが困難であることから，研究成果の共有はオンライン会議を利用して行っている．共同研究者の一人である九州大学の丸谷助教は，関連研究をScience of the Total Environmentに投稿し，現在，revision中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
全メンバーが参加して実施した2019年の観測結果を利用し，アマモが成層流動に与える影響に関して解析を行っている．解析には，多数の水草を1本の水草として集約し解析を実施することができるSuper Submerged Aquatic Vegetation model（Super SAV model）を用いる．Super SAV modelは，水草に作用する全ての外力である抗力，摩擦力，弾性力，浮力を考慮することができるだけでなく，水草から流れ場への反力も含むことができる．過去の研究において，全ての外力を考慮するためには大規模計算システムが必要であることが指摘されているが，本研究で開発したSuper SAV modelは市販のPCで解析が可能であるという利点を有する．この成果は2020年にWater Resources Researchに掲載された．Super SAV modelをコムケ湖に適用することにより，現地観測で得ることができた水草の存在による成層の発達と，水中CO2分圧の水表面付近での大きな減少について詳細な解析が可能であると考える．
西オーストラリア州パースに位置するLake Mongerでは，3月が水草の最繁茂期である．そこで2021年度は，研究メンバー全員（岐阜大学の丸谷助教，静岡大学の久保助教，港湾空港技術研究所の渡辺氏）で2022年3月に現地観測を実施する計画である．一方で，2019年に現地観測結果を得ることができていること，およびそれ以前に実施した水質環境に関する観測結果（2017年から2019年）の結果も用いることで，Lake Mongerにおける特殊な水中酸素濃度（DO）およびDICに関する検討を進める予定である．また，2022年3月までの間，神戸市の協力の下，Lake Mongerでの観測実施の練習も兼ねて，烏原貯水池での観測・解析も予定している．
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| Causes of Carryover |
2020年11月および2021年に，分担者である九州大学の丸谷助教，静岡大学の久保講師，港湾空港技術研究所の渡辺主任研究官，そして西オーストラリア大学のDr Matthew Hipseyとで，西オーストラリア州パースのLake Mongerにおいて国際共同観測を実施する予定であった．しかし，感染症の世界的な拡大のため，2020年度におけるオーストラリアへの渡航が不可能となった．そのため，全研究者4人分のオーストラリア・パースへの旅費及び観測準備費用を含めて次年度使用額が生じることとなった．よって，2021年度に観測を計画している．
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