沿岸域と亜寒帯外洋域の物質交換と生物生産

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: マクロ沿岸海洋学：陸域から外洋におよぶ物質動態の統合的シミュレーション
• 研究課題/領域番号: 22H05205
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 西岡 純 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (90371533)
• 研究分担者: 小畑 元 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (90334309) ; 平譯 享 国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (70311165) ; 安田 一郎 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (80270792) ; 山下 洋平 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50432224)
• 研究期間 (年度): 2022-06-16 – 2027-03-31
• キーワード: 沿岸域 / 亜寒帯外洋域 / 栄養物質交換 / 生物生産

研究実績の概要

R4年度の本研究計画班の研究では、亜寒帯外洋域の高栄養物質海域の形成過程を対象とするA)海盆スケール研究（縁辺海ー亜寒帯域ー親潮）と、B)陸・沿岸スケール研究（陸ー沿岸親潮ー親潮）の研究の２つのスケールの研究のための準備をすすめ、一部研究を遂行した。主なものを下記に記載する。
A)海盆スケール研究（縁辺海ー亜寒帯域ー親潮）
海洋一次生産を制限する要因の一つである鉄の輸送プロセスを解明するための化学トレーサーとして、海水中の極微量のマンガンを測定するためのシステムを整備し、実試料の分析を試みた。キレート樹脂カラムと高分解能ICP質量分析計を用いることによって、1pM程度の濃度まで分析が可能となった。また、白鳳丸KH-22-7航海における高速水温計を用いた乱流観測を実施しそのデータを解析した。さらに若鷹丸WK-22-9航海における北海道沿岸における混合・水塊観測を実施した。
B)陸・沿岸スケール研究（陸ー沿岸親潮ー親潮）
沿岸親潮海域の植物プランクトンブルームを生み出す栄養物質環境の形成過程を検討するため、上流に位置する南部オホーツク海の水塊構造と栄養物質データの解析を実施した。その結果、沿岸親潮の栄養物質化学的プロパティの形成には、冬季から春季の南部オホーツク海の水塊混合が密接に関わることを見出した。また、沿岸親潮への淡水供給メカニズム、沿岸親潮による栄養塩輸送メカニズムの詳細解明に向けて、冬季（2月）における南部オホーツク海の水塊構造を塩分、水温および腐植様溶存有機物から評価した。さらに、沿岸親潮域とその上流のオホーツク海における水塊、クロロフィル、基礎生産および栄養塩濃度のマッピングに向け、複数の海色衛星データセット収集と予備的解析を行った。また、北海道南岸の春季ブルームの発生と沿岸親潮の流路との関係を調べ、沿岸親潮が西側に流入しない年は、西側のブルームの規模が極めて小さいことを確認した。

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

R4は観測研究を実施するための準備に加えて、白鳳丸KH-22-7次航海の実施、南部オホーツク海の海上保安庁そうや航海の実施、若鷹丸WK-22-9航海における観測などを実施し、サンプルやデータの取得も進めることができた。一部データの解析もすすめられ、南部オホーツク海が沿岸親潮の栄養物質環境に与える影響や、北太平洋亜寒帯域のHNLC海域の形成過程についての情報が集まりつつある。このように当初想定したとおりの進捗状況である。

今後の研究の推進方策

R5年度には、白鳳丸KH-23-2次航海を実施し、西部北太平洋亜寒帯域の微量栄養塩である鉄やトレーサーであるマンガンを含めた栄養物質循環の観測を実施する。
また新青丸KS-23-15を実施し、沿岸親潮上流部に位置する南部オホーツク海におけるマッピング観測を実施する。栄養物質のマッピング時には、水塊構造とその混合の把握のために、トレーサーとしてCDOMの測定と乱流パラメータの測定を実施する。また海氷融解時（4月や5月）の南部オホーツク海に加わる淡水を塩分、水温および腐植様溶存有機物から河川水と海氷融解水に定量的に分離することを試みる。
さらに栄養塩物質フラックスと衛星で得られる基礎生産過程を比較し、親潮域の生物生産に対する外洋域や縁辺海の寄与を精査する。
今後、上記の観測で得られたデータを取りまとめることで、亜寒帯外洋域の高栄養物質海域の形成過程と、亜寒帯外洋と日本沿岸の水交換・物質交換を定量的に評価し、日本沿岸の栄養物質を生み出す仕組みを明らかにしていく。またこれらの研究をすすめることで、本領域研究が目指す「陸域から外洋におよぶ物質動態の統合的シミュレーションシステムの構築」に、物質動態の実態や物質フラックスの定量的な知見を与える

研究成果

• [雑誌論文] Intrusion of Coastal Oyashio Water to Funka Bay and Tsugaru Strait occasionally disturbed by Kuroshio-originating warm core ring (2023)
  • 著者名/発表者名: Abe, H., Y. Yahiro, T. Hasegawa, T. Hirawake, H. Onishi, A. Ooki, T. Takatsu, K. Sasaki, M. Wakita, H. Kaneko, S. Watanabe, T. Tanaka, T. Okunishi, S. Ohno, S. Hashizume
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10872-022-00675-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissolved iron concentration and the solubility inferred by humic-like fluorescent dissolved organic matter in the intermediate water in the North Pacific including the marginal seas (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., and J. Nishioka
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Biogeosciences 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1029/2022JG007159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrothermal-derived black carbon as a source of recalcitrant dissolved organic carbon in the ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., Y. Mori, and H. Ogawa
  • 雑誌名: Science Advances 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1126/sciadv.ade3807
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The origin and characteristics of dissolved organic carbon in the highly urbanized coastal waters of Tokyo Bay (2023)
  • 著者名/発表者名: Kubo, A., Y. Yamashita, F. Hashihama, and J. Kanda
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10872-023-00678-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] The efficiency of the microbial carbon pump as seen from the relationship between apparent oxygen utilization and fluorescent dissolved organic matter (2023)
  • 著者名/発表者名: Xiao, X., Y. Yamashita, M. Gonsior, and N. Jiao
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 210 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2022.102929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial degradation of various types of dissolved organic matter in aquatic ecosystems and its influencing factors (2023)
  • 著者名/発表者名: Chen, M., J. Hur, J.-D. Gu, and Y. Yamashita
  • 雑誌名: SCIENCE CHINA Earth Sciences 巻: 66 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11430-021-9996-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of nutrients and temperature in shaping distinct summer phytoplankton and microzooplankton population dynamics in the western North Pacific and Bering Sea (2023)
  • 著者名/発表者名: Kailin Liu, Jun Nishioka, Bingzhang Chen, Koji Suzuki, Shunyan Cheung, Yanhong Lu, Huijun Wu, Hongbin Liu
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/lno.12300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marine sediment as a likely source of methyl and ethyl iodides in subpolar and polar seas (2022)
  • 著者名/発表者名: Ooki, A., K. Minamikawa, F. Meng, N. Miyashita, T. Hirawake, H. Ueno, Y. Nosaka, T. Takatsu
  • 雑誌名: Communications Earth and Environment 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s43247-022-00513-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eco-engineering approaches for ocean negative carbon emission (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang, C., T. Shi, J. Liu, Z. He, H. Thomas, H. Dong, B. Rinkevich, Y. Wang, J.-H. Hyun, M. Weinbauer, C., Q. Tu, S. Xie, Y. Yamashita, P. Tishchenko, Q. Chen, R. Zhang, and N. Jiao
  • 雑誌名: Science Bulletin 巻: 67 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meltwater discharge from marine-terminating glaciers drives biogeochemical conditions in a Greenlandic fjord (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanna, N., S. Sugiyama, T. Ando, Y. Wang, Y. Sakuragi, T. Hazumi, K. Matsuno, A. Yamaguchi, J. Nishioka, Y. Yamashita
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1029/2022GB007411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Number-size distribution and CCN activity of atmospheric aerosols in the western North Pacific during spring pre-bloom period: Influences of terrestrial and marine sources (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawana, K., Y. Miyazaki, Y. Omori, H. Tanimoto, S. Kagami, K. Suzuki, Y. Yamashita, J. Nishioka, Y. Deng, H. Yai, and M. Mochida
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2022JD036690
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海水中の微量金属元素に対する有機配位子の電気化学分析法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小畑元, 黄国宏
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 56 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic complexation of copper in Japanese estuarine waters using reverse titration method (2022)
  • 著者名/発表者名: Wiwit, K. H. Wong, H. Fukuda, H. Ogawa, A. S. Mashio and H. Obata
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10872-022-00674-1
  • 査読あり
• [学会発表] Origin and transport of dissolved organic matter in the northwestern margin of the North Pacific inferred from radiocarbon signatures (2023)
  • 著者名/発表者名: Otosaka, S., Y. Hou, M. Wakita, Y. Yamashita, J. Nishioka, H. Obata, Y. Miyairi, Y. Yokoyama, H. Ogawa
  • 学会等名: i-CoAST 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of water masses and nutrients conditions in the southern Sea of Okhotsk (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishioka, J., T. Toyota, A. Murayama, K. Ono, M. Imai, Y. Yamashita, K. Suzuki, T. Nakamura, K.I. Ohshima, H. Mitsudera
  • 学会等名: The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of water masses and nutrients conditions in the southern Sea of Okhotsk (2023)
  • 著者名/発表者名: Imai, M., A. Murayama, K. Ono, Y. Yamashita, K. Suzuki, T. Nakamura, K.I. Ohshima, H. Mitsudera, J. Nishioka
  • 学会等名: The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
  • 国際学会
• [学会発表] Accumulation of Iron in Sea Ice During Ice Formation - Ice Tank Experiment - (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhou Jiakai and Jun Nishioka,
  • 学会等名: The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
  • 国際学会
• [学会発表] 陸域圏で生成される熱成炭素の行方 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下洋平
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会 統合的陸域圏研究連絡会
• [学会発表] 有色溶存有機物 (CDOM)を用いた海色衛星による高生産水塊の検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大井田穣示, 平譯享, 山下洋平, 阿部泰人, 西岡純, 和賀久朋, 野村大樹, 筧茂穂
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 北太平洋中層水のケイ素を含めた化学的特性の形成過程：仮説の提案 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西岡純, 小畑元, 山下洋平, 三角和弘, 南秀樹, 則末和宏, 鈴木光次, 近藤能子, 中村知裕, 三寺史夫, 津旨大輔, 坪野考樹
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 中層水循環により縁辺海から北太平洋に輸送される溶存鉄の化学形態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下洋平, 西岡純
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 北西部北太平洋における溶存有機態放射性炭素の分布と溶存有機物の動態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 乙坂重嘉, 脇田昌英, 山下洋平, 西岡純, 小畑元, 宮入陽介, 横山祐典, 小川 浩史
  • 学会等名: 日本惑星地球連合大会2022
• [学会発表] 河川における有機物の空間的な不均質性が微生群集にもたらす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦彩, 山下洋平, 根岸淳二郎
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第35回大会
• [学会発表] Optical characterization of the phytoplankton community in the temperate coastal waters of Sagami Bay, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Yano, K., M. Kaji, S. Shimode, S. Sogawa, T. Hirawake, V. S. Kuwahara
  • 学会等名: Ocean Optics Conference XXV
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of the euphotic depth from remote sensing reflectance (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaji, M., S. Shimode, T. Hirawake, V. S. Kuwahara
  • 学会等名: Ocean Optics Conference XXV
  • 国際学会
• [学会発表] 太平洋側北極域における光吸収ベース基礎生産量アルゴリズムの性能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平譯 享, 夫津木亮介, 藤原 周, 和賀久朋, 菊地 隆, 西野茂人, 伊佐田智規, 鈴木光次, 渡辺豊
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] チュクチ海における秋季植物プランクトン群集の経年変動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原周, 西野茂人, 平譯享, 鈴木光次, 菊地隆
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 黒潮続流の剥離渦が噴火湾・津軽海峡内への沿岸親潮水流入に与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阿部 泰人, 八尋 雄太, 長谷川 拓也, 平譯 享, 大西 広二, 大木 淳之, 高津 哲也, 佐々木 建一, 脇田 昌英, 金子 仁, 渡邉 修一, 田中 雄大, 奥西 武, 大納進太郎, 橋爪里瑠
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 東部インド洋における鉄と硝酸塩の鉛直フラックス (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikhsani, I. Y, K. H. Wong, 小川浩史, 小畑元
  • 学会等名: 2022年度日本地球化学会第68回年会
• [学会発表] 全球海洋における溶存鉄分布の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 土居知将、長船哲史、増田周平、纐纈慎也、小畑元、三角和弘、西岡純、Eric P. Achterberg、Andrew Bowie
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 南部オホーツク海の春季植物プランクトンブルームを作る播種機構 :アイスアルジーの重要性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木光次、閻冬、渡邉翔、深井悠里、押野祐大、吉田和広、西岡純、豊田威信、伊藤優人、入野智久
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] 北太平洋の水温躍層へのケイ酸塩の供給に関する数値実験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三角和弘、西岡純、坪野考樹、津旨大輔
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Accumulation of Iron in Sea Ice During Ice Formation - Ice Tank Experiment - (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhou Jiakai and Jun Nishioka,
  • 学会等名: 2022年度日本海洋学会秋季大会
• [図書] 「海洋における基礎生産の推定」，リモートセンシング事典 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平譯 享
  • 総ページ数: 758
  • 出版者: 丸善出版