2022 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, 講師 (90803958)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2024-03-31
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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 |
沿岸域の面積を広域に考えると約180万km^2であり，世界の海洋の全面積の3億6000万km^2の約0.5％にも満たない．しかし，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するブルーカーボン研究が世界的に成されている．その効果は面積比に比して効率の良いことが知られている．一方で， 大水深湖沼も含めると，陸域に存在する湖沼の全面積は500万km^2であり，沿岸域の約3倍にも達しているにも関わらず，炭素の放出源だと考えられていたため，炭素吸収に関する研究が進んでいない．申請者らは，これまでの報告において，淡水湖沼も沿岸域と同等がそれ以上に炭素を吸収している可能性を示した．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．
新型コロナの影響で，令和4年度も共同観測の対象であるオーストリア，パースのLake Mongerにて現地観測を行うことは出来なかった．そのため，2019年11月のLake Mongerでの観測結果，および2019年7月の北海道道東に位置するコムケ湖での観測結果をとりまとめ，水草が水中二酸化炭素分圧を主として決定づけている溶存無機炭素の鉛直分布にどのような影響を与えているかを検討し，JGRに論文が掲載された．淡水湖沼における大気からの二酸化炭素の吸収量が大きく，沿岸域に比較して無視できないことが示された．最終年度であったが，本研究成果を受け，堆積物への有機炭素の貯留速度を計測することに大きな意義があることから，令和5年度に現地にて観測を行うこととした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでの屋外実験および観測結果に関して，まず，屋外実験を行うことでアマモを対象とした溶存無機炭素（DIC）モデルの作成に成功した．その成果は，2020年にEcological Modelling，令和4年度にJGRに論文が掲載された．JGRでも，基本的に重点をおいて解析したのは概念モデル（いわゆるボックスモデル）の開発であり，他の研究者が容易に適用できることを目指した．概念モデルは，台湾のYuan Yang LakeおよびTsui-Fong Lakeの比較研究でも，簡易なモデルがあるがゆえに要因分析が容易であり，近接する2つの湖の一方が二酸化炭素を大気に放出気味であるが，もう一方は大気から二酸化炭素を吸収している要因を解明することができた．その重要な要因とは，栄養レベルであり，中栄養であるTsui-Fong Lakeでは植物プランクトンの活性が高く，光合成により水中二酸化炭素分圧が大気のものより低くなることがわかった．この成果はSTOTENに掲載された．
新型コロナの影響で現地観測が出来なかったため，共同研究者の九州大学の丸谷助教と共に，沿岸域や湖の関係者である管理者や市民などのステークホルダーに対して，アンケート調査を行い，沿岸のブルーカーボンと淡水カーボンの今後の社会実装に向けた方針，およびどのような環境教育が必要であるかを検討した．その結果，淡水カーボンについてはステークホルダーに十分に認知されておらず，そのため重要度も低いと考えられがちであることがわかった．対して，沿岸のブルーカーボンは世界的になされていることもあり，その重要性は認識されていた．Teal Carbonが注目を浴びていることもあり，今後，淡水カーボンの重要性が世界的に増すと考えられることから，環境教育を若い世代から進めている必要があることが示された．その成果は，FMSに掲載された．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果により，淡水湖沼が大気から二酸化炭素を吸収していることが示された．重要な点は，栄養レベルと湖内水の滞留時間であることがわかった．沿岸域では，水草が枯れた後，流れ出て一部は海底に堆積し，残りは大気へと戻っていることが示されている．沿岸域で流れ出る水草に関しては，より沖側の海底に留まっている可能性があるが，流れ出てしまいその行き先が不明であることから，大気に戻ると考えられている．しかし，湖沼の場合，枯れた水草は下流側の河川から流れ出ることはなく，全て湖底に堆積する．そのため，沿岸域よりも貯留効果が高いと考えられる．そこで本年度は，西オーストラリア州のLake Mongerにて，共同研究者らと現地観測を行い，湖底の堆積物を採取し，日本に持ち帰り年代測定（堆積物への有機炭素の貯留速度計測）を行う予定である．本年度内での採取は，2024年3月を目指していることから，成果としては研究終了後に論文に投稿することとなる．共同研究者全員で現地観測を実施する計画である．
一方で，Lake Mongerにて観測を行うことが出来なかったことを補うために，神戸市に位置する烏原貯水池や琵琶湖にて現地観測を行い，共同研究者である静岡大学の久保講師と共に論文を執筆中である．本年度中には国際雑誌に掲載予定である．大きな成果としては，水草が存在しない日本の貯水池においても，栄養レベルが高いことと成層の発生の2つが合わさることにより，大気から二酸化炭素を吸収していることがわかった．また，昨年度に引き続き，3次元数値計算モデルである水草モデルを，分岐を有している水草までも再現できるものへと改良し，その汎用性を向上する．合わせて室内実験も行い，流れとの相互干渉について検討し，分岐を含んだ水草モデルの再現性の検証も行う．
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| Causes of Carryover |
2022年12月に，オーストラリアのカウンターパートである西オーストラリア大学のDr Matthew Hipsey，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．新型コロナの感染者数が落ち着きつつあったが，先方の大学の感染状況も踏まえて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，2023年度に観測を計画している．
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