北東インド洋海域における大気窒素化合物沈着の海洋表層生態系への寄与解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03369
• 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), 主任研究員 (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) ; 山地 一代 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (40399580) ; 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), 准研究副主任 (50359155) ; 岩本 洋子 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 准教授 (60599645) ; 相田 真希 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 (90463091)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 大気海洋物質循環 / 窒素化合物 / 沈着 / 海洋生態系 / 洋上観測 / 数値計算 / 衛星解析 / 基礎生産

研究実績の概要

2018年のインド洋研究航海で取得した大気成分分析、海洋表層の基礎生産の測定分析結果の詳細な解析の継続を行うとともにモデル計算との比較検証を進めた。また、北東インド洋における広域での表層基礎生産力を検討するため、衛星解析を用いた基礎生産力の推定を行い、大気からの窒素化合物沈着の影響を考察した。研究航海で観測した窒素化合物濃度から乾性沈着フラックスをこれまで用いてきた粗大粒子および微小粒子の沈着速度で算出し、さらにレッドフィールド比を用いて大気無機窒素化合物の乾性沈着による生産力を推定した。その結果と衛星解析による同時期の航路上での表層基礎生産力の見積もりと比較し、有光層内では供給された大気窒素化合物がすべて生物利用されると仮定した場合、0.1%～2%の寄与になる可能性が示された。しかしながら、表面(0～1m)での比較では東経88Eの北半球側(0～18N)では大気からの沈着量で基礎生産力がほぼ表現できることが示され、赤道域(0N/S)や南半球側(0-15Sまで)では20～30%程度の寄与になる可能性が示された。
一方、大気化学領域モデル計算を用いて、船舶観測時の気象情報との比較を行い、おおよそよい一致を得た。数値モデル計算からも粗大粒子および微小粒子の沈着速度を算出した結果、これまで用いてきた大気エアロゾル粒子の乾性沈着速度より小さくなることが示され、大気からの沈着による生産力は低くなる可能性がわかった。沈着速度を考慮した結果でも表面での基礎生産力に与える大気窒素化合物の寄与は10～50%程度になると推定され、大気窒素化合物のこの海域における重要性が示された。数値モデル計算では、大気化学輸送(全球および領域)モデルの改良・更新(海洋からの大気微量成分の放出などを追加)を実施し、研究航海で得られた大気観測データと比較し、主要大気化合物との比較を行い、おおよそよい再現性を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 大気窒素化合物の日本海への沈着が表層クロロフィルa濃度に及ぼす影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹谷文一, 相田真希，関谷高志，山地一代，池田恒平，松本和彦，本多牧生，金谷有剛
  • 雑誌名: エアロゾル研究 巻: 36 ページ: 46-54
  • DOI: 10.11203/jar.36.46
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東アジア大気汚染物質の海洋沈着が海洋低次生態系へ及ぼす影響評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹谷文一、野口真希、関谷高志、松本和彦、山地一代
  • 雑誌名: 食生活化学・文化、環境に関する研究助成研究紀要 巻: 2018 ページ: 1-8
• [雑誌論文] Global Bromine- and Iodine-Mediated Tropospheric Ozone Loss Estimated Using the CHASER Chemical Transport Model (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Sekiya, Y. Kanaya, K. Sudo, F. Taketani, Y. Iwamoto, M. N. Aita, A. Yamamoto, K. Kawamoto
  • 雑誌名: SOLA 巻: 15 ページ: 220-227
  • DOI: 10.2151/sola.2020-037
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海洋生態系モデルと人為的影響評価～地域から全球スケール～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 野口真希、岸道郎
  • 雑誌名: 海洋と生物 巻: 42 ページ: 433-438
• [学会発表] 日本海に沈着する大気窒素化合物が表層植物プランクトン濃度へ与える影響評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹谷文一, 相田真希, 関谷高志, 山地一代, 池田恒平, 松本和彦, 本多牧生, 金谷有剛
  • 学会等名: 第25回大気化学会討論会
• [学会発表] Influence of deposition of atmospheric nitrogen compounds on the surface marine ecosystem at the Japan Sea (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹谷文一、野口真希、山地一代 、関谷高志 、池田恒平 、笹岡晃征 、本多牧生 、松本和彦 、金谷有剛
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] Atmospheric Nitrogen Deposition to the Eastern Indian Ocean and Its Implication for Primary Production (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Iwamoto, K. Kawamoto, K. Matsumoto, M. C. Honda, Y. Kanaya, T. Sekiya, Maki Noguchi, K. Yamaji, F. Taketani,
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] 大気起源窒素が秋季東部インド洋の基礎生産に及ぼす影響評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩本洋子, 川本雄大, 竹谷文一, 松本和彦, 本多牧生, Eko Siswanto, 金谷有剛, 野口真希, 関谷高志, 山地一代
  • 学会等名: 2020年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] The impact of aerosols on primary productivity in the oligotrophic ocean based on the field observation (2020)
  • 著者名/発表者名: 松本和彦、竹谷文一、岩本洋子、山地一代、本多牧生
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] Model analysis of atmospheric concentrations and depositions on the Eastern Indian Ocean by observed by R/V Hakuho Maru (2020)
  • 著者名/発表者名: 山地一代、川本雄大、田内萌絵、岩本洋子、松本和彦、本多牧生、金谷有剛、関谷高志、相田真希、中山智喜、茶谷聡、竹谷文一
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] Impacts of tropospheric bromine and iodine on global tropospheric ozone: a modeling study using CHASER (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Sekiya, Y. Kanaya, K. Sudo, F. Taketani, M. N. Aita, A. Yamamoto, Y. Iwamoto, K. Kawamoto
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020