海洋炭酸系物質の時空間高解像度マッピング技術の南大洋への展開

• 研究課題/領域番号: 18H04131
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡辺 豊 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (90333640)
• 研究分担者: 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) ; 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) ; 野村 大樹 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (70550739)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円); 2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2019年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円); 2018年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
• キーワード: 化学海洋学 / 海洋酸性化 / 南大洋 / 海洋炭酸系物質 / 時空間高解像度マッピング / 化学海洋

研究成果の概要

本申請は、「南大洋において、海洋酸性化は現在どのように進んでいるのか？」という地球環境問題の最大の課題の問いに答えるため、南大洋の炭酸系物質（DIC, Alk, pH）ならびに硝酸塩のパラメタリゼーションの開発を行い、南大洋の時空間的に詳細な準リアルタイムの炭酸系物質ならびに硝酸塩の分布を明らかにした。さらに、これらの結果から、南大洋の海洋酸性化が0.004pH/yearで進み、全海洋平均値の2倍も速く進行していること、この原因としては、南大洋に取り込まれる人為起源CO2が全海洋の40%も吸収していることがその原因であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、北太平洋高緯度域における海洋炭酸系物質のパラメタリゼーション技術を南大洋に展開し、その技術を同海域の中層プロファイリングフロート等に応用することで、南大洋の広域にわたる時空間高解像度なpH変動とその原因である人為起源CO2吸収量の解明をめざすものである。これは、ミッシングピースとなっている南大洋における炭素循環を解明し、地球環境問題の謎に具体的かつ定量的に迫る世界初の試みである。この結果は、全海洋の炭素循環・物質循環研究ならびに将来予測に対して飛躍的な進歩をもたらす点でブレークスルーとなり、その社会的インパクトは計り知れない。

研究成果

• [雑誌論文] Long-term ocean acidification trends in coastal waters around Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Isono RS, Kita J, Watanabe YW
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 5052-5052
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84657-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Southern Ocean with the largest uptake of anthropogenic nitrogen into the ocean interior (2020)
  • 著者名/発表者名: Pan XL, Li BF, Watanabe YW
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 8838-8838
  • DOI: 10.1038/s41598-020-65661-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatiotemporal changes of ocean carbon species in the western North Pacific using parameterization technique (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe W. Y., Li B. F., Yamasaki R., Yunoki S., Imai K., Hosoda S., Nakano Y.
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 76 号: 2 ページ: 155-167
  • DOI: 10.1007/s10872-019-00532-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Saroma-ko Lagoon Observations for sea ice Physico-chemistry and Ecosystems 2019 (SLOPE2019)（サロマ湖における海氷の物理・化学・生物学研究） (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., P. Wongpan, T. Toyota, T. Tanikawa, Y. Kawaguchi, T. Ono, T. Ishino, M. Tozawa, T. P. Tamura, I. S. Yabe, E. Y. Son, F. Vivier, A. Lourenco, M. Lebrun, Y. Nosaka, T. Hirawake, A. OOKI, S. Aoki, B. Else, F. Fripiat, J. Inoue, and M. Vancoppenolle
  • 雑誌名: 氷河情報センター 巻: 38 号: 0 ページ: 1-12
  • DOI: 10.5331/bgr.19R02
  • NAID: 130007822743
  • ISSN: 1345-3807, 1884-8044
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quasi‐Real‐time and high‐resolution spatiotemporal distribution of ocean anthropogenic CO2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Li B.F., Watanabe Y.W., Hosoda S., Sato K., Nakano Y.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 4836-4843
  • DOI: 10.1029/2018gl081639
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fostering multidisciplinary research on interactions between chemistry, biology, and physics within the coupled cryosphere-atmosphere system (2019)
  • 著者名/発表者名: Thomas JL, ,....... Nomura D et al.
  • 雑誌名: Elem Sci Anth 巻: 7 ページ: 58-58
  • DOI: 10.1525/elementa.396
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Wind-driven decadal sea surface height and main pycnocline depth changes in the western subarctic North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagano A, Wakita M
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 号: 1 ページ: 1-26
  • DOI: 10.1186/s40645-019-0303-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Response of N2O production rate to ocean acidification in the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Breider F., Yoshikawa C., Makabe A., Toyoda S., Wakita M., Matsui Y., Kawagucci S., Fujiki T., Harada N., Yoshida N.
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: 9 号: 12 ページ: 954-958
  • DOI: 10.1038/s41558-019-0605-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term trends in anthropogenic and non-anthropogenic effects on changes in ocean pH (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y.W., Li B.F., Wakita M.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 号: 17 ページ: 9016-9113
  • DOI: 10.1029/2018gl078084
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Circulation patterns in the lower Arctic Ocean derived from geochemical data (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda M., Tanaka S.S., Watanabe Y.W.
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 74 号: 5 ページ: 453-470
  • DOI: 10.1007/s10872-018-0472-2
  • NAID: 120006529648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of CO2 on the elemental composition of the particulate and dissolved organic matter of marine diatoms emerged after nitrate depletion (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugie K., Yoshimura T., Wakita M.
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: 63 号: 5 ページ: 1924-1943
  • DOI: 10.1002/lno.10816
  • 査読あり
• [雑誌論文] 洋上中継器（ASV）の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 百留忠洋，吉田弘，澤隆雄，中野善之，渡邊佳孝, 福田達也，中谷武志，松本宙，菅良太郎，依田貴志,
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 36 号: 4 ページ: 286-293
  • DOI: 10.7210/jrsj.36.286
  • NAID: 130007397021
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2 flux over young and snowcovered Arctic pack ice in winter and spring (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura D., Granskog M.A., Fransson A., Chierici M., Silyakova A, Ohshima K.I., Cohen L., Delille B., Hudson S.R.
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 15 ページ: 3331-3343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of sea ice crack formation on the spacial distribution of nutrients and microalgae in flooded Antarctic multi-year ice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura D, Aoki S, Simizu D, Iida T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Oceans. 巻: 123, 2 号: 2 ページ: 939-951
  • DOI: 10.1002/2017jc012941
  • 査読あり
• [学会発表] Rapid progress of ocean acidification over the Southern Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Li BF, Pan XL, Watanabe YW
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-decadal trend of freshening over the Southern Ocean coastal regions based on a progressed parameterization technique (2020)
  • 著者名/発表者名: Pan XL, Li BF, Watanabe YW
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Formulation of disequilibrium for estimating the oceanic anthropogenic CO2 over the Southern Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang C, Li BF, Pan XL, Watanabe YW
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] 南大洋における人為起源と非人為起源のCO2の10年変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 李勃豊、潘先亮、渡辺豊
  • 学会等名: 日本海洋学会2019年度秋季大会
• [学会発表] 南大洋における時空間高分解能な海洋系外窒素(Nex)の動態の見積り (2019)
  • 著者名/発表者名: 潘先亮、李勃豊、渡辺豊
  • 学会等名: 日本海洋学会2019年度秋季大会
• [学会発表] Reconstruction of spatiotemporal change of anthropogenic fixed nitrogen in the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡辺豊、藤田晃市、李勃豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019
• [学会発表] Seasonal variations of oceanic CO2 disequilibrium and anthropogenic CO2 in the subarctic North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: 李勃豊、宿田さとり、葛西広海、黒田寛、谷内由貴子、長谷川大介、渡辺豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019
• [学会発表] Evaluation of oceanic anthropogenic fixed nitrogen in the western North Pacific and the Southern Ocean. (2019)
  • 著者名/発表者名: Pan X, Fujita K, Li BF, Watanabe YW
  • 学会等名: SOLAS Open Science Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] patiotemporal changes of ocean anthropogenic CO2 and ocean acidification in the western North Pacific by using parameterization. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yunoki S, Yamasaki R, Li BF, Watanabe YW.
  • 学会等名: SOLAS Open Science Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Quasi-real-time and high-resolution spatiotemporal distribution of anthropogenic CO2 in the subarctic North Pacific. (2019)
  • 著者名/発表者名: Li BF, Watanabe YW, Hosoda S, Sato K, Nakano Y.
  • 学会等名: SOLAS Open Science Conference 2019
  • 国際学会