2021 Fiscal Year Annual Research Report
Acceleration of ocean acidification due to shutdown of winter CO2 efflux in the subarctic western North Pacific Ocean
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20H04349
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
脇田 昌英 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(むつ研究所), 研究員 (30415989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 裕 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 主任研究員 (00359150)
永野 憲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 主任研究員 (40421888)
中野 善之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 副主任研究員 (20566103)
木元 克典 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (40359162)
重光 雅仁 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 研究員 (20511695)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 海洋環境変動 / 海洋酸性化 / 海洋環境評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高生物生産力と水産資源を誇る西部北太平洋亜寒帯域は、ここ数年以内に冬季二酸化炭素の大気放出の停止により、海洋酸性化が加速し、炭酸カルシウムが溶解する未飽和状態になることが予想され、生物への影響も必至である。そのため、酸性化の加速と生物への影響を明らかにし、将来の社会発展予測シナリオに基づいた酸性化進行と生物影響の予測を行う。2021年度は以下を実施した。
1．MR20-E02航海（2020年11月～12月）およびMR21-01航海（2021年2～3月）で、観測点K2で得られた試料と回収されたハイブリッド係留系に搭載した時系列自動採水器で得られた試料を分析し、加えて、係留系のCTD・酸素・紫外蛍光光度センサー、多層流向流量計等で得られたデータを解析した。
2．近年、冬季混合層のpH・炭酸カルシウム飽和度Ωが有意に低下し、酸性化促進していたが、中層ではpH・溶存酸素が上昇して、酸性化・貧酸素化が後退していた。特に、大気のテレコネクションによって熱帯のエルニーニョ現象の影響が西部亜寒帯に伝わり、その風の変化が西部亜寒帯の海洋上層の鉛直シアを強化し、冬季混合層下での溶存無機炭酸(DIC)の拡散フラックスを増加させ、近年の冬季混合層の酸性化を促進していることを明らかにした。この結果は、国際誌で公開された。
3．これまでのK2・KNOTでのpHデータ等を提出して、西部亜寒帯循環域の酸性化状況が外洋域の他の時系列点と共にIPCC第6次報告書(AR6)で公表された。
4．炭酸カルシウム殻の生成生物の弱化を直接評価するため、2021年冬季（2月）に初めて翼足類を採取し、MCXT装置による骨格密度を測定した。その結果、冬季の表層低pH環境においても翼足類の殻密度は夏季同様に正常に作られていた。
5．CMIP6（第6期結合モデル相互比較プロジェクト）の将来の社会発展予測シナリオの結果を取得した。
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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
コロナ禍にもかかわらず、昨年度の航海で採水された試料（海水・生物）の分析ができた点、近年、冬季混合層のpH・炭酸カルシウム飽和度Ωが急速に低下し、酸性化促進した一方、中層のpH・溶存酸素が上昇し、酸性化・貧酸素化が後退していることを見つけた点、冬季酸性化の近年加速が、エルニーニョ現象発生による冬季混合層へのDIC鉛直フラックスが強化されたことによって起こっていることについて国際誌へ公表した点、pHデータを提出し、西部亜寒帯循環域の酸性化状況がIPCC AR6で公表された点、2021年に初めて冬季（2月）の観測を実施し、有殻翼足類の殻密度について夏季の試料と比較した結果、夏季と冬季の平均殻密度はそれぞれ2.33と2.36であり、統計的に優位な差は認められなかった点から、区分(2)に該当すると判断出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.2022年5月に回収した自動昇降計測ブイシステムとセジメントトラップを搭載したハイブリッド係留系に搭載した時系列自動採水器の試料の分析を行うと共に、ハイブリッドpH・CTD・酸素・紫外蛍光光度センサー、多層流向流速計等のデータ処理を行う。
2.これまでの観測データを元に、酸性化の進行を確認し、それにより炭酸カルシウム生成の弱化が起こるのかを調べるため、過去20年以上の船舶観測と自動採水装置の溶存化学成分データとを用いて、混合層の栄養塩、溶存無機炭素、アルカリ度等の経年変化と混合層以深の濃度勾配の経年変化を求め、炭酸カルシウム生成と生物生産の指標となる正味の群集生産の変化を調べる。
3.中層の酸性化は約20年周期を持つ貧酸素化により近年加速されている。この貧酸素化は、偏西風の変動が駆動する主密度躍層以浅の密度場の変化を伴う海洋循環に関係していると考えられる。また、貧酸素化は表層の生物生産および中層の酸性化にも影響する可能性があるが、そのメカニズムは未解明である。そこで、これまでの船舶観測と係留系データに、WOCE P01データや気象庁定線観測データを加え、海洋再解析データ等も用いて長周期の貧酸素化について詳細に調べ、そのメカニズムを明らかにする。
4.酸性化に対する炭酸カルシウム殻の生成生物の弱化を直接的に評価するため、これまでに得られた殻を持つ動物プランクトンの翼足類や有孔虫を対象として、マイクロX線コンピュータトモグラフィー装置による骨格密度を３次元で測定し、その減少を定量的に評価する。
5.本研究での観測結果から、酸性化の加速を検出した場合、今後の環境変化と生物への影響の予測が重要な課題となる。そこで、CMIP6に提出された「将来の社会発展予測シナリオに基づいて計算された結果」の解析と現場観測結果を比較する。
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| Remarks |
IPCC第6次評価報告書において、これまでのK2・KNOTでのpHデータ等を提出し、西部亜寒帯循環域の酸性化状況が外洋域の代表点の１つとして公表
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Rapid reduction of pH and CaCO3 saturation state in the Tsugaru Strait by the intensified Tsugaru Warm Current during 2012-20192021
Author(s)
Masahide Wakita, Kenichi Sasaki, Akira Nagano, Hiroto Abe, Takahiro Tanaka, Kosuke Nagano, Koji Sugie, Hitoshi Kaneko, Katsunori Kimoto, Takeshi Okunishi, Makoto Takada, Jun Yoshino, Shuichi Watanabe
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 48
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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