気象擾乱による大気-海洋系物質循環および海洋生態系の応答

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 海洋表層・大気下層間の物質循環リンケージ
• 研究課題/領域番号: 18067004
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山中 康裕 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究院, 教授 (40242177)
• 研究分担者: 鬼塚 剛 独立行政法人水産総合研究センター, 中央水産研究所, 研究員 (40399647)
• 連携研究者: 相田 真希 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 技術研究副主任 (90463091)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 海洋生態系 / 台風 / モデリング / 物質循環 / 気候変動 / 大気海洋相互作用

研究概要

西部北太平洋の熱帯海域において、数値計算モデルを用いて、台風の通過に対する植物プランクトンの応答を調べた。観測されたパッチ上の植物プランクトンブルームは、台風の移動速度が遅いときに再現されることが分かった。この強いブルームは、台風の中心部での有光層下に存在する(植物プランクトンの成長に必要な)栄養塩豊富の水が、湧昇によって引き起こされる。地球化学生物過程を導入した実験と導入しなかった実験を比較することにより、地球化学生物過程は、亜熱帯海域の台風通過後の応答に本質的な役割をしていることが分かった。また、大気ダスト輸送と大陸棚上の再無機化による鉄供給を含む鉄循環過程などを導入することで、海洋生態系モデルを改良した。その結果、全球規模の栄養塩やクロロフィルaの海氷表層分布(特に鉄によって生物生産が制限されている北太平洋亜寒帯海域などの高栄養塩低クロロフィルa領域にて)が改善された。

研究成果

• [雑誌論文] Synoptic relationships quantified between surface Chlorophyll-a and diagnostic pigments specific to phytoplankton functional types. (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hirata, N.Hardman-Mountford, R.Brewin, J.Aiken, R.Barlow, K.Suzuki, T.Isada, E.Howell, T.Hashioka, M.Noguchi-Aita, Y.Yamanka
  • 雑誌名: Biogeosciences 8 ページ: 311-327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal characteristics of the nitrogen isotope biogeochemistry of settling particles in the western subarctic Pacific : a model study. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Shigemitsu, Y.Yamanaka, Y.W.Watanabe, N.Maeda, S.Noriki
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 293 ページ: 180-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] A model for the relationship between sinking organic matter and minerals in the shallow zone of the western subarctic Pacific. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Shigemitsu, Y.W.Watanabe, Y.Yamanaka, M.C.Honda, H.Kawakami
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 66 ページ: 697-708
  • 査読あり
• [雑誌論文] 日本海低次生態系モデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 鬼塚剛, 柳哲雄, 鵜野伊津志, 尹宗煥
  • 雑誌名: 沿岸海洋研究 47 ページ: 147-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of atmospheric and oceanic biogeochemical cycles to an episodic CO2 release event : implications for the cause of mid-Cretaceous Ocean Anoxic Event-1a. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Misumi, Y.Yamanaka, E.Tajika
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 286 ページ: 316-323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of methane bubbles released from sea-floor gas hydrate : Condition required for methane emission to the atmosphere. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, Y.Yamanaka, E.Tajika
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 284 ページ: 590-598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Comparison of Photoacclimation models for marine phytoplankton. (2007)
  • 著者名/発表者名: S.L.Smith, Y.Yamanaka
  • 雑誌名: Ecological Modeling 201 ページ: 547-552,doi:10.1016/j.ecolmodel.2006.09.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interdecadal Variation of the Lower Trophic Ecosystem in the Northern Pacific between 1948 and 2002, in a 3-D implementation of the NEMURO model. (2007)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N., Y.Yamanaka, M.J.Kishi
  • 雑誌名: Ecological Modeling 202 ページ: 1-2,81-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal and regional variations of phytoplankton groups by top-down and bottom-up controls obtained by a 3-D ecosystem model. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hashioka, T., Y.Yamanaka
  • 雑誌名: Ecological Modeling 202 ページ: 1-2,68-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parameter sensitivity study of the NEMURO lower trophic level marine ecosystem model. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshie N., Y.Yamanaka, K.A.Rose, D.L.Eslinger, D.M.Ware, M.J.Kishi
  • 雑誌名: Ecological Modeling. 202 ページ: 1-2,26-37
  • 査読あり
• [学会発表] Seasonal characteristics of the carbon isotope biogeochemistry of settling particles in the western subarctic Pacific : a model study. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Shigemitsu, Y.Yamanaka, Y.W.Watanabe, I.Kriest, A.Oschlies, N.Okada, N.Maeda, S.Noriki
  • 学会等名: GEOTRACES Data-Model Synergy Workshop
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] Study on vertical profiles of rare earth elements by using an ocean general circulation model. (2009)
  • 著者名/発表者名: Oka, A., H.Hasumi, H.Obata, T.Gamo, Y.Yamanaka
  • 学会等名: GEOTRACES Data-Model Synergy Workshop
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] Modeling the effects of atmospheric nitrogen input on biological production in the Japan Sea (2009)
  • 著者名/発表者名: Onitsuka G, Uno I, Yanagi T, Yoon J-H
  • 学会等名: SOLAS Open Science Conference 2009
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2009-11-10
• [学会発表] New NEMURO-based model incorporating the iron cycle. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamanaka, S.Lan Smith, H.Sumata, N.Yoshie, T.Hashioka, T.Okunishi, M.Shigemitsu, M.N.Noguchi, N.Okada
  • 学会等名: PICES 18th Annual Meeting
  • 発表場所: Jeju, Korea.
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 海洋沈降粒子中の有機炭素安定同位体比の季節変動要因解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 重光雅仁, 山中康裕, 渡辺豊, 岡田直資, 前田亘宏, 乗木新一郎
  • 学会等名: 2009年度地球化学会年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Which ballast minerals control the flux of organic matter to the bathypelagic zone in the western subarctic Pacific, opal or CaCO3? (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Shigemitsu, Y.Yamanaka
  • 学会等名: IGBP Symposium "Frontier of integrated research activities on east Asian and global environment"
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2009-04-16
• [学会発表] Response of marine ecosystem to typhoon passage. (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Shibano, Y.Yamanaka
  • 学会等名: IGBP Symposium "Frontier of integrated research activities on east Asian and global environment"
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2009-04-16
• [学会発表] Future Projection of marine biogeochemical cycling and fish resources in the North Pacific. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamanaka
  • 学会等名: IGBP Symposium "Frontier of integrated research activities on east Asian and global environment"
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2009-04-14
• [学会発表] 台風に対する海洋生態系の応答 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴野良太・山中康裕・岡田直資・中田隆・鈴木真一・新野宏
  • 学会等名: 2008年度日本海洋学会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] 生態系モデルを用いた沈降粒子中窒素安定同位体比の季節変動の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 重光雅仁, 山中康裕, 渡辺豊, 前田亘宏, 乗木新一郎
  • 学会等名: 2008年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 西部北太平洋亜寒帯域"Twilight zone"における沈降粒子中窒素の分解過程とそれが窒素同位体比に及ぼす影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 重光雅仁, 渡辺豊, 山中康裕, 本多牧生
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Interannual to interdecadal variations of Primary Production and Air-Sea CO2 flux in the North Pacific using a 3-D NEMURO MODEL. (2007)
  • 著者名/発表者名: M.N.Aita, A.Ishida, Y.Yamanaka
  • 学会等名: IUGG XXIV General Assembly
  • 発表場所: Perugia, Italy
  • 年月日: 2007-07-06
• [備考] ホームページ等 なし