課題名

D-3　衛星可視域データのグローバルマッピングによる広域環境変動に関する研究

課題代表者名

原島 省（国立環境研究所地球環境研究グループ海洋研究チーム）

研究期間

平成５−７年度

合計予算額

133,581千円（7年度　44,997千円）

研究体制

（１） 定期航路連続観測と衛星データによる海洋環境指標の時空間変動に関する研究

（環境庁国立環境研究所）

（２） 太平洋及び日本海中央部におけるクロロフィル分布とその変動機構に関する研究

（水産庁遠洋水産研究所・日本海区水産研究所）

（３） 衛星データの同化による日本海中央部の生物・物理モデリングの研究

（通商産業省工業技術院資源環境技術総合研究所）

（４） クロロフィル分布に関わる大洋規模の流動構造の研究（気象庁気象研究所）

研究概要

　炭素、窒素、リン、ケイ素などの循環は、人間活動の影響によって撹乱を受けている。これらの撹乱分は最終的には海洋に負荷されるため、海洋生態系がどのような変質をしつつあるのかを広域にわたって評価する必要がある。変動が多様な時空間スケールをもっているため、時空間連続性と長期性を有したスキームを確立する必要がある。この目的のために、クロロフィルを中心とした植物プランクトン属性と栄養塩の変動を、衛星と定期航路モニタリングデータにより検知・評価し、さらに、全球海洋流動モデル、生物物理モデルにより、これらの変動のメカニズムの理解を計った。

研究成果

・フェリー利用の調査により、N、P、Si栄養塩と出現植物プランクトン種の時系列変化が得られ、年サイクルに3種の類型があることがわかった。通常海域では、春季ブルームの進行につれてN、Pが枯渇した。これに対し、大阪湾などでは、N、P/Si比が大きく、Siが枯渇した後にN、Pが残る傾向があった。また、珪藻のブルームが終了した後に、渦鞭毛藻が出現する傾向があった。Siは自然の風化作用および海洋下層からの鉛直輸送により、N、Pの増加は人為影響による部分が大きい。このことから、海域における人為影響の評価には、N、P/Si比と、出現するプランクトンが珪藻か渦鞭毛藻かの判別が有効である。

・北西太平洋専用アルゴリズムにより、CZCSデータ月毎のクロロフィル複合画像時系列を作成した。

・衛星画像による海洋クロロフィル変動を解釈するため、フェリー利用による植物プランクトンバイオマス、種組成、サイズスペクトル把握、海水溶存CO₂分圧他のフロースルー型計測手法を開発した。

・日本海・親潮域で、クロロフィル、炭素安定同位体による基礎生産、動物プランクトンによる摂食圧の現場データを得て、衛星データの解釈に供した。また、日本海域の生物光学係留ブイで得られたデータに基づいて鉛直1次元の生物物理モデルを確立した。さらに、全球海洋流動モデルと、衛星データセットの解析から、春季に混合層深度が臨界深度より浅くなるためにブルーミングが起こることが確認できた。

・上記の海域生態系の変動に関する類型は、海域の生物・物理・化学過程の相互作用による変動に基づくものであり、それを評価するためには単発の観測では不十分で、衛星＋フェリーの利用による継続的な時系列データが必要であることが強調される。また、対馬海峡など、アジアの人口圧増加地域の下流海域で、今後このような生態系がどうシフトして行くかという問題に対し、本課題で確立したような、衛星＋フェリー＋観測船調査＋モデルの連携した手法が最も有効かつ不可欠であると結論された。