2020 Fiscal Year Annual Research Report
Strengthening stratification due to ongoing global warming on the outer shelf of the East China Sea: oligotrophication and deoxygenation and the impact on ecosystems
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20H04319
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
張 勁 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (20301822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郭 新宇 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (10322273)
遠藤 貴洋 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (10422362)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 東シナ海 / 成層強化 / 貧酸素化 / 低栄養化 / 外部陸棚域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、過去十数年間に蓄積された当研究グループ等の観測データを整理・精査し、中国沿岸部において1998年以降に海中の貧酸素水塊の発生頻度が増加して陸棚中央部で貧酸素水塊の面積が拡大しており、陸棚中央北部海域にある底層低酸素水の存在海域に迫ることが分かった。海洋調査は長崎大学水産学部実習船「長崎丸」を用いたNN55航海で、大潮（2020年7月22日）を挟んだ7月18～24日に東シナ海外部陸棚域の計9測点において、海洋表層の成層構造と鉛直混合過程、下層・底層の溶存酸素や底層水中の粒状物質の分布にかかる化学・物理同時観測を行った。その結果、① 陸棚縁辺部の海底近傍海水で低溶存酸素（~3ml/l）・高濁度水塊が観測され、この低酸素水塊が等密度面（σθ~25）に沿って黒潮域への輸送が確認された。また、高栄養塩・低溶存酸素濃度の海底堆積物中間隙水の、潮汐に応答した底層海水中への“湧出”が観測された。さらに、Rn同位体比から底層水に水平移流が卓越しており、希土類元素濃度とRa同位体比等により低酸素底層水の5割以上が陸棚側上流域の等密度陸棚水を起源に持ち、外洋側の黒潮縁辺域へ輸送されると分かった（張）。②今年度の乱流微細構造観測データを用いて、近年、ラージ・エディ・シミュレーションにより提唱された海底近傍における鉛直乱流拡散係数のパラメタリゼーションの妥当性が検証でき、次年度以降、海底近傍の栄養塩や溶存酸素の鉛直フラックスを定量的に評価する道が拓かれた（遠藤）。さらに、③東シナ海等の複数の沿岸域における貧酸素水塊の観測とモデリング研究について文献調査を行い、溶存酸素の計算モジュールを作成し、東シナ海を対象とするNPDZタイプの低次生態系に導入し、計算の安定性と保存性を確認した。次年度はこのモデルを用いて東シナ海における貧酸素水塊の形成に関する再現実験を行う予定である（郭）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は３か年計画の初年度で、新型コロナウィルス禍の影響を受けて航海計画が大幅に縮小され、さらに研究施設の立ち入り禁止期間もあって研究内容の調整を余儀なくされたものの、海洋観測期間は大潮（2020.7.22）に合わせて設定して実施できた。本航海では、陸海底近辺で低溶存酸素水塊が観測され、この低酸素水塊と同じ水深において高濁度の分布も確認した。さらに、ラージ・エディ・シミュレーションに基づく海底近傍における鉛直乱流拡散係数のパラメタリゼーションの妥当性が、観測結果から検証された。今後は、海水試料の微量元素組成の分析を進めるとともに、実測による化学トレーサーを用いた海洋循環構造の推定と、個々の物質輸送に直接関与する海水混合等の素過程の研究をリンクさせ、東シナ海の環境変化が日本海や西太平洋に及ぼす影響の考察を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
3か年計画の2年度目である。昨年度は新型コロナウィルス禍の影響を受けて航海計画も研究内容も縮小されたことを考慮し、今後2か年の研究計画と内容を調整して今年度の観測計画を策定する。
海洋観測は、7月に「長崎丸」を用いて行う予定である。合計30測点において、海水・間隙水試料は約300個、分析検体は約600個を想定している。観測では、東シナ海外部陸棚域において水温・塩分を計測して躍層に注目した鉛直構造を把握し、併せて海水中の栄養塩濃度と溶存酸素の分布状況を明らかにする。また、水塊の成り立ちを追うために、多成分の化学トレーサーである希土類元素濃度、Nd・Rd同位体比等の分析用海水試料を採取し、黒潮水・台湾暖流水・中国沿岸由来の海水や間隙水等による混合割合を算出する（張）。海底由来の海水の影響を評価するために、堆積物や間隙水試料も採取して希土類元素等の化学トレーサーで分析する（張）。また、今年度に妥当性が検証されたパラメタリゼーションを用いて海底近傍での鉛直乱流拡散係数を見積もり、同じ測点で計測した栄養塩濃度や溶存酸素の鉛直勾配との積をとることで、栄養塩ならびに溶存酸素の鉛直フラックスを定量的に評価する（遠藤）。さらに、NPDZタイプの東シナ海の低次生態系モデルに導入した溶存酸素の計算モジュールを調整し、陸棚域における溶存酸素の季節変化を再現する。そして、溶存酸素の季節変化をコントロールする物理過程と生物地球化学過程の分離を行い、それぞれの影響を評価する（郭）。
なお、現時点では予測できないが新型コロナウィルス感染拡大防止の観点から、今年度における「長崎丸」の運行状況と運行時期の変更も考えられる。それに備え、本研究の目的を達成するために、本年度の研究実施内容と計画もフレキシブルに調整する予定である。
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[Remarks] 東シナ海陸棚における水塊の構造と黒潮への物質輸送に関する研究
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[Remarks] WESTPACプログラム：健康的・生産的・持続可能なアジア縁辺海
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[Remarks] WESTPACプログラム：健康的・生産的・持続可能なアジア縁辺海
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[Remarks] WESTPACプログラム：健康的・生産的・持続可能なアジア縁辺海
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[Remarks] WESTPACプログラム：健康的・生産的・持続可能なアジア縁辺海
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