Discrimination method of suspended matter by ADCP and its application to investigation of material circulation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20933
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: OHSHIMA Keiichiro 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (30185251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深町 康 北海道大学, 北極域研究センター, 教授 (20250508) ; 伊藤 優人 国立極地研究所, 先端研究推進系, 特任研究員 (40887907)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: ADCP / 体積後方散乱 / 物質循環 / 海中浮遊物 / フラジルアイス / 動物プランクトン / 巻き上がり / CEOF解析

Outline of Final Research Achievements

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) is an instrument that measures the velocity profile using the Doppler Shift of reflected waves from scatterers in the ocean. We have developed the discrimination method of suspended matter from the ADCP volume backscatter data, which have not been used generally. Specifically, we discriminate among zooplankton, resuspended sediment, and frazil ice, using Complex EOF (CEOF) and bandpass filtering. Application of the method clarified the deep-penetrating frazil ice down to nearly 100m and diurnal vertical migration of zooplankton controlled by moonlight, which helps investigation of material circulation and biological productivity.

Free Research Field

海洋物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ADCPの散乱強度は、動物プランクトンの活動や、生物生産に不可欠な鉄を含む海底堆積物の巻き上がりといった、物質循環や生物生産にとって非常に重要な現象を捉えている可能性がある。しかし、何千何万にも及ぶADCPの散乱強度データが世界中において眠ったままになっている。本課題の手法は、これらのデータを活かすことに繋がる研究であり、発展させることで堆積物の巻き上がりのグローバルマッピングなども実現しうるものである。本研究で明らかになった海中深くのフラジルアイス形成は深層大循環を駆動する南極底層水の起源水生成機構を示す研究と言える。