無人潜水機を用いた外洋域表層環境の微細スケール構造の実態解明

• 研究課題/領域番号: 20K21841
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 小松 幸生 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30371834)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 海洋表層微細構造 / 自動観測 / 水中ドローン / 外洋域表層環境 / 微細スケール構造 / 無人潜水機

研究開始時の研究の概要

本研究は、従来の手法では観測が困難であった外洋域表層環境の微細スケール構造の実態を現場での直接観測により解明することを目的とする。目的達成のため、調査船を中心とした従来の観測手法に加えて、最近進展が著しい水中ドローンや空中ドローンに各種センサを取付けたIoTの技術を駆使した手法を開発することで、外洋域表層環境における従来の現場観測手法にブレークスルーをもたらし、新しい海洋環境学の構築に貢献することを目指す。

研究成果の概要

本研究は、従来の手法では観測が困難であった外洋域表層の微細スケール構造を自動観測する手法の開発を目的とした。そこで、 (1) 水中ドローン (SEASAM/Notilo Plus社) にメモリ式水温・塩分計（A7CT2-USB/JFEアドバンテック社）を取付けて、(2) 海面に係留したGPS搭載ブイ（SEASAM-Navigator/Notilo Plus社）経由で、(3) 調査船上からコントローラ上で設定した水中ドローンの移動経路をWiFiで水中ドローンに送信することで、水平方向を5 m、鉛直方向を0.1 mの解像度で水温・塩分を3次元的に自動観測するシステムを新たに開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で新たに開発した水中ドローンによる海洋表層微細構造の自動観測システムは、従来の観測手法ではアプローチが困難であった、潮目、海上風の吹送作用、波浪のストークスドリフトやラングミュア循環等に伴って海洋表層に生じた水塊の3次元微細構造を直接観測することが可能である。本システムは、水中ドローンに航行に支障のない範囲で多様な複数種のセンサ類を追加することが可能であり、沿岸域から外洋域まで、注目する環境因子の3次元微細分布構造を直接明らかにすることで海洋環境研究に革新的な進展をもたらすことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of microplastic transport and accumulation in a rural coastal area: Insights from the Otsuchi Bay, a small ria in Sanriku, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Wang Yehao、Yamashita Rei、Matsumura Yoshimasa、Ito Shin-ichi、Komatsu Kosei
  • 雑誌名: Regional Studies in Marine Science 巻: 62 ページ: 102964-102964
  • DOI: 10.1016/j.rsma.2023.102964
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Contrasting life-history responses to climate variability in eastern and western North Pacific sardine populations (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Takahashi, M., Chung, M.T., Rykaczewski, R.R., Komatsu, K., Shirai, K., Ishimura, T., Higuchi, T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 5298-5298
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33019-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overlap between suitable nursery grounds for Japanese anchovy (Engraulis japonicus) and Japanese sardine (Sardinops melanostictus) larvae (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Haruka、Itoh Sachihiko、Yasuda Ichiro、Komatsu Kosei
  • 雑誌名: Aquaculture, Fish and Fisheries 巻: - 号: 3 ページ: 179-188
  • DOI: 10.1002/aff2.39
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ocean wave observation utilizing motion records of seabirds (2021)
  • 著者名/発表者名: Uesaka, L., Goto, Y., Yonehara, Y., Komatsu, K., Naruoka, M., Weimerskirch, H., Sato, K., Sakamoto, K. Q.
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 200 ページ: 102713-102713
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2021.102713
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Elevated turbulent and double-diffusive nutrient flux in the Kuroshio over the Izu Ridge and in the Kuroshio Extension (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, G. M. Rosales Quintana, G. S. Duran Gomez, F. Hashihama, K. Komatsu
  • 雑誌名: J. Oceanogr 巻: 77 号: 1 ページ: 55-74
  • DOI: 10.1007/s10872-020-00582-2
  • NAID: 40022471976
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Simplification, not “tropicalization”, of temperate marine ecosystems under ocean warming and acidification (2021)
  • 著者名/発表者名: Agostini Sylvain、Harvey Ben P.、Milazzo Marco、Wada Shigeki、Kon Koetsu、Floc’h Nicolas、Komatsu Kosei、Kuroyama Mayumi、Hall‐Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 27 号: 19 ページ: 4771-4784
  • DOI: 10.1111/gcb.15749
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Otolith δ18O and microstructure analyses provide further evidence of population structure in sardine Sardinops sagax around South Africa (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Tatsuya、van der Lingen Carl D、Shirai Kotaro、Ishimura Toyoho、Geja Yonela、Peterson James、Komatsu Kosei
  • 雑誌名: ICES Journal of Marine Science 巻: 77 号: 7-8 ページ: 2669-2680
  • DOI: 10.1093/icesjms/fsaa130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 黒潮流路上における水蒸気フラックスの実態解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富田博隆・近藤文義・小松幸生
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 大槌湾内の波浪に対する四波共鳴相互作用の検証 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生・田中潔
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Detection of fine-scale internal disturbances generated at the Kuroshio front during the recent large-meander period (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosei Komatsu・Akira Kuwano-Yoshida・Keisuke Ariyoshi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 (JPGU) 2022年度大会
• [学会発表] Swell waves directionally selected at the bay mouth of rias facing the western North Pacific (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosei Komatsu・Takaki Fujii・Kiyoshi Tanaka
  • 学会等名: JPGU Meeting 2022
• [学会発表] Dependency of microplastic horizontal distribution on the size and density of particles accumulated on the seafloor in Otsuchi Bay, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Yehao Wang・Rei Yamashita・Yoshimasa Matsumura・Shin-ichi Ito・Kosei Komatsu
  • 学会等名: American Geophysical Union 2022 Fall Meeting
• [学会発表] Spatiotemporal variation of microplastics in water columns of Otsuchi Bay (2022)
  • 著者名/発表者名: Yehao Wang・Rei Yamashita・Kosei Komatsu
  • 学会等名: International Online Workshop on Microplastics Issues “Plastic Pollution in Asian Waters - from Land to Ocean”
• [学会発表] 半閉鎖性内湾域の海底に堆積したマイクロプラスチックの水平分布における粒子サイズと密度に対する依存性 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yehao Wang・Rei Yamashita・Shin-ichi Ito・Kosei Komatsu
  • 学会等名: 日本海洋学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Spatiotemporal distribution of microplastics in sediments of Otsuchi Bay, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Yehao Wang・Rei Yamashita・Shin-ichi Ito・Kosei Komatsu
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 (JPGU) 2022年度大会
• [学会発表] Spatiotemporal variation of microplastic in water columns of Otsuchi Bay (2022)
  • 著者名/発表者名: Yehao Wang・Rei Yamashita・Shin-ichi Ito・Kosei Komatsu
  • 学会等名: 2022年度海洋若手研究集会
• [学会発表] 大槌湾内で観測された波浪の4波共鳴相互作用について (2022)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生
  • 学会等名: 名古屋大学宇宙地球環境研究所の共同利用研究集会「海洋波および大気海洋相互作用に関するワークショップ」
  • 招待講演
• [学会発表] Spatiotemporal variation of microplastics inwater columns of Otsuchi Bay (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Yamashita, R., and Komatsu, K.
  • 学会等名: International OnlineWorkshop on Microplastics Issues, Plastic pollution in Asian waters - from Land to Ocean
  • 国際学会
• [学会発表] Unidirectional Swell Waves Selected at the Bay Mouth of Rias Facing the Western North Pacific (2022)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, K., Fujii, T., and Tanaka, K.
  • 学会等名: Ocean Science Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Horizontal distribution of concentration and composition of microplastics in sediments of Otsuchi Bay, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Yamashita, R., and Komatsu, K.
  • 学会等名: The 18th Japanese-French Oceanography Mini-Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Ocean wave characters obtained from logger-mounted floating seabirds (2021)
  • 著者名/発表者名: Uesaka, L., Goto, Y., Yonehara, Y., Komatsu, K., Naruoka, M., Weimerskirch, H., Sato, K., Sakamoto, K. Q.
  • 学会等名: The 7th International bio-logging science symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 黒潮域における 水平拡散係数のスケール依存性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生，廣江 豊
  • 学会等名: 水産海洋学会2021年度研究発表大会
• [学会発表] 海底圧力計による黒潮域の海洋内部擾乱の伝播特性について (2021)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生，吉田 聡，有吉慶介
  • 学会等名: 2021年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 三陸リアス海岸のうねり性波浪の起源について (2021)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生，藤井孝樹，田中 潔
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年度大会
• [学会発表] 大槌湾のうねりの特性と風波との関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生
  • 学会等名: 名古屋大学宇宙地球環境研究所共同利用研究集会「海洋波および大気海洋相互作用に関するワークショップ」
• [学会発表] An integrated observation system from the ocean bottom to the atmosphere to study air-sea interaction in the Kuroshio region south of Shionomisaki (2020)
  • 著者名/発表者名: Kosei Komatsu, Akira Kuwano-Yoshida, Keisuke Ariyoshi
  • 学会等名: JPGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of swells on the development of wind waves in the real ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Kosei Komatsu, Hirotaka Omatsu, Kiyoshi Tanaka
  • 学会等名: JPGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of fine-scale internal disturbances generated at the Kuroshio front (2020)
  • 著者名/発表者名: Kosei Komatsu, Akira Kuwano-Yoshida, Keisuke Ariyoshi
  • 学会等名: PICES 2020 Annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 大槌湾内においてうねりが風波の発達に与える影響の実態について (2020)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生, 尾松弘嵩, 田中潔
  • 学会等名: 日本海洋学会2020年度秋季大会
• [学会発表] 大槌湾内の波浪・風モニタリングの総括 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小松幸生
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所「日本周辺海域の海況モニタリングと波浪計測に関する研究集会」
• [備考] 水中ドローンの試験運用
  • URL: http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/kosei/photo.html
• [備考] 新青丸KS-21-11航海
  • URL: http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/kosei/photo.html
• [備考] 研究Topics
  • URL: http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/kosei/