| 研究領域 | 海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05821
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
郭 新宇 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (10322273)
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| 研究分担者 |
松野 健 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10209588)
張 勁 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (20301822)
市川 香 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40263959)
中村 啓彦 鹿児島大学, 水産学部, 准教授 (50284914)
千手 智晴 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (60335982)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 海洋混合 / 黒潮 / トカラ海峡 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は黒潮とその源流域をフィールドとして、大洋の縁辺域(西岸境界流域)における混合を定量的に評価し、境界混合がエネルギー消散と物質輸送に果たす役割、ならびに生態系への寄与を明らかにすることを目的として、物理および生物・化学的観測に基づいた研究を行う。初年度では、トカラ海峡を中心にして現場観測から以下のことを明らかにした。
トカラ海峡での「かごしま丸」観測（2015年11月14～22日）で得られたCTDデータを用いた等密度面解析から、黒潮の上流域と下流域の間で、鉛直混合により水塊が変質する過程を、黒潮流軸より沖側で塩分極大と塩分極小の変質に着目して評価した。流線に沿った水平・鉛直2次元の移流拡散方程式を利用して、外洋域の温度躍層で観測される一般的値の10倍以上大きい鉛直拡散係数を見積もった。
一方、鉛直混合の強さを直接評価するため、係留ADCP による流速鉛直分布の時系列観測、黒潮横断断面において微細構造プロファイラーを用いた乱流強度と船底ADCPによる流れの観測、ADCP係留点における微細構造等の時系列観測を行った。
トカラ海峡を通過する黒潮を横切る2測線に沿った水温･塩分および流速と微細構造の観測から、同海峡における流れと乱流強度の特徴を比較的わかりやすく捉えることができる。船底ADCPによる流速シアは、それぞれの観測断面で海底地形が顕著な凹凸を示す付近で大きな値を示し、それに対応して乱流エネルギー散逸率で示される乱流強度も大きくなっていることがわかる。ADCPの係留点における時系列観測の結果から200から300m付近に継続的に強いシアが見られ、それに対応して乱流エネルギー散逸率も極大値を示している。この大きなシアと強い乱流の生成には黒潮と内部潮汐両方の影響が考えられる。
観測以外、低次生態系モデルの解析も行い、黒潮源流から黒潮続流までの有光層内の栄養塩輸送量を求めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
かごしま丸の航海はほぼ計画通りで成功した。観測データの解析から予想通りの強い鉛直混合が確認された。数値モデル研究も開始した。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究によって、トカラ海峡における乱流混合が非常に大きいこと、その混合が黒潮および内部潮汐によるシアに対応していること、トカラ海峡の中の2測線の比較では東側の方で乱流は大きいことなどを示すデータが得られた。この乱流混合が物質循環や生態系に果たす役割を明らかにするために、生物･化学過程とリンクした解析が必要であるが、初年度には、物理現象の観測と並行して、予備調査として、生物･化学研究者の協力を得て生物･化学要素の観測も実施した。これらの成果を踏まえて、トカラ海峡では今後以下のような研究を進めていくことを考えている。
乱流混合過程については、トカラ海峡のような起伏の激しい海域を黒潮が通過することによって生起するもの、および顕著な地形によって生じる内部潮汐に起因するものを分別して評価することを考える。27年度にもADCPの係留等で時系列データを得ているが、内部潮汐の伝播や空間的相似性を明らかにするため、今後、複数点での時系列データを取得するとともに、黒潮の流軸に沿った構造を把握するための観測を実施する。
また、乱流混合過程と生物･化学過程との関わりについては、第一段階としては、栄養塩の供給の評価であり、続いてそれが生態系に及ぼす影響の評価を行う必要がある。前者については27年度の観測で、乱流計測と硝酸センサーによる計測の同時観測の試みを成功させており、今後はそのデータの解析と、様々な条件での観測を蓄積することで、トカラ海峡における栄養塩の有光層への取り込みを定量的に評価することを目指す。さらに黒潮の上流と下流域での植物および動物プランクトンの群集組成の比較を行うことで、生態系に対するトカラ海峡の役割を明らかにすることを目指したい。そのために、黒潮の流軸に沿ってある程度広範囲の情報収集が必要となり、本州南岸（A01-1班との連携）での観測データと組み合わせた解析を進める。
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