2010 Fiscal Year Annual Research Report
湖沼における低酸素水塊微細構造の形成過程と維持機構に関する研究
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20244079
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| Research Institution | Lake Biwa Environmental Research Institute |
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Principal Investigator |
熊谷 道夫 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 環境情報統括員 (40234512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北澤 大輔 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30345128)
朴 虎東 信州大学, 理学部, 准教授 (20262686)
山崎 秀勝 東京海洋大学, 海洋科学部, 教授 (80260537)
長谷川 浩 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (90253335)
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| Keywords | 湖底泥 / 水温 / 溶存酸素濃度 / 消散係数 / 湖底境界層 / 数値モデル / 内部波 / 琵琶湖 |
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| Research Abstract |
本研究では、酸素消費速度がもっとも高く複雑な反応系が存在している琵琶湖湖底付近の低酸素水塊の微細構造に着目し、(1)その形成過程と維持機構を明らかにし支配的な物理過程と関連した生物地球化学機構に関わるパラメータを特定すること、(2)湖底境界層の変動を長期にわたって予測する数値シミュレーションモデルを開発すること、(3)地域の温暖化を加速する領域気候変動と湖内の混合過程との関連を検証することを目的として実施しており、平成22年度は、以下の研究成果を得た。
●低酸素水塊微細構造計測プラットフォームを用いて、水深90mの深度での堆積物中の溶存酸素濃度測定を9月に行った。これによると、酸化還元境界層の厚さは3mm程度であり、平成22年3月に計測したときと同じであることがわかった。このことは、いったん嫌気化した湖底泥中の酸素濃度はなかなか回復しないことがわかった。
●詳細モード超音波流向流速計(ADC-TP-1200F)を湖底に設置し湖底境界層中の平均流と乱流を計測した。これによって、レイノルズ応力を計算した結果、平成22年の夏季には応力が非常に小さいことがわかった。すなわち、湖底境界層に存在する濁度は、流れの巻き上げによるものではないことが示唆された。同時に、湖底泥中の温度を測定した結果、直上の水温より高い場所が存在することが明らかになった。すなわち、温度的な不安定が発生しており、これがHydrothermal ventを形成し、湖底泥を吹き上げていることがわかった。このことを、自律型潜水ロボット「淡探」を用いて確認した。2009年12月以降、Hydrothermal ventの数が増大しており、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震との関連について現在調べている。
●深水湖を対象とした流動場一生態系結合数値モデルを高度化し、湖底近傍の低酸素水塊の形成、維持過程を再現した。特に、内部波に伴う湖底上の振動流により、低酸素水塊が広範囲に移動することが明らかとなった。本研究成果は、今後の気候変動に伴う低酸素水塊の発生予測や、低酸素化の深水性希少生物への影響の予測に有益なものである。
●琵琶湖北湖において2003年9月から2006年1月にかけて湖底より3mの水深に設置した懸濁粒子中におけるヒ素の起源を微量元素の含有量から解析した結果、外因性88.9%、内因性11.1%という値を得た。
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