大気物質の沈着がもたらす海洋生態系へのインパクト：観測-実験-モデルによる統合評価

• 研究課題/領域番号: 24K03075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 竹谷 文一 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 (50377785)
• 研究分担者: 関谷 高志 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), 研究員 (00781460) ; 朱 春茂 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), 研究員 (00807513) ; 山本 彬友 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 特任研究員 (30794680) ; 松本 和彦 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), 准研究主任 (50359155)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2026年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2025年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2024年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 大気海洋物質循環 / 沈着 / 大気微量成分 / 西部北太平洋 / 海洋生態系

研究開始時の研究の概要

大気から海洋への物質供給は海洋の生物生産に影響を与える重要なプロセスであると近年注目されているが、その評価は進んでいない。本研究では、西部北太平洋亜熱帯をターゲットとし、小笠原父島での通年観測によるエアロゾル粒子・降水の成分の解析により、大気から海洋への物質供給量を把握するとともに、船舶現場観測による培養実験を行う。観測・実験結果に基づく大気化学輸送モデル/海洋生態系モデルの改良・モデル結合実験を実施し、新たに考察に加えられた大気物質が駆動する海洋生態系・物質循環、二酸化炭素吸収能の変化などの地球システムの素過程理解・影響評価に資する知見を得る。

研究実績の概要

貧栄養海域である西部北太平洋亜熱帯において大気中のエアロゾルおよび雨中の窒素・リン・鉄・銅などの海域への供給量の季節変化や発生源の把握のため、局所発生源の小さい離島(小笠原諸島父島)の定点通年観測を9月から開始した。父島観測拠点では微小および粗大粒子のサイズ分画したエアロゾル粒子採取用のエアサンプラーおよび雨採取用の自動雨サンプラーを設置し、一週間積算でのサンプリングを開始した。また、ブラックカーボン濃度連続計測装置を設置し、燃焼由来物質のデータの取得も行った。並行して、数値モデル解析のための改良進めた。研究船「みらい」による洋上観測(2025年1-2月)において、亜熱帯のおよび熱帯の海水を用いて表層海水を用いた基礎生産測定を行うとともにおよび小笠原諸島父島で取得した雨を添加する雨添加による基礎生産の変化を見積もる実験も実施した。
小笠原諸島父島での2024年9月から12月まで3か月分のサンプルおよび連続計測データの解析を行った結果、ブラックカーボン濃度は9-10月は低く、11-12月に濃度上昇するケースが見受けられた。後方流跡線解析から、この濃度上昇はアジア大陸由来の気塊の影響を強く受けていることが判明し、大陸からの輸送の季節性の一片を捉えることができた。エアロゾル粒子の窒素化合物およびリン酸濃度の取得にも成功し、その濃度はブラックカーボン粒子と同様に11-12月傾向を示した。雨水中の窒素化合物およびリン酸濃度も同様に測定したが、9-12月の間でエアロゾルとは傾向は一致しなかった。海洋への供給量を暫定的に推定したところ、9-10月の窒素栄養塩は湿性沈着による供給が支配的で、11-12月になると乾性沈着の影響が出てくる結果が得られた。

現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

予定していた観測を無事に開始でき、サンプルの分析も順調に行えているため。

今後の研究の推進方策

父島での観測を継続しつつ、通年での観測データ取得を行う。並行して改良された数値モデル計算を行い、父島で取得した様々な観測データとの比較を通して、データ再現性を確認する。