共同研究報告書


研究区分 開拓型研究

研究課題

 陸海結合システム: 沿岸域の生物生産特性を制御する栄養物質のストイキオメトリー
新規・継続の別 開拓型（1年目/全3年）
研究代表者／所属 金沢大学　環日本海域環境研究センター
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 長尾誠也

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 大西　健夫 岐阜大学応用生物科学部 准教授

2

 木田　新一郎 九州大学・応力研 准教授

3

 黒田　寛 水産機構 水産資源研究所 主任研究員

4

 田中　潔 東京大学大気海洋研究所 准教授

5

 谷内　由貴子 水産機構 水産資源研究所 主任研究員

6

 長坂　晶子 北海道総合研究機構 主任研究員

7

 中田　聡史 国立環境研究所 主任研究員

8

 山下 洋平 北海道大学・地球環境 准教授

9

 入野 智久 北海道大学・地球環境 助教

10

 芳村　毅 北海道大学・水産 准教授

11

 松村　義正 東京大学大気海洋研究所 助教

12

 伊佐田　智規 北海道大学・北方圏 准教授

13

 佐々木　章晴 北海道大学・農学研究院 特任教員

14

 西岡　純 北大低温研

15

 三寺　史夫 北大低温研

16

 白岩　孝行 北大低温研

17

 中村　知裕 北大低温研

18

 的場　澄人 北大低温研

19

 江淵　直人 北大低温研

研究目的 本研究では、北海道東部の厚岸湾を周辺エリアを対象とし、沿岸域の生物生産特性を制御する栄養物質ストイキオメトリーの形成過程を明らかにする。そのため、カヌーから大型船およびドローンを用いた陸面―河川―沿岸―沖合の全てをカバーする観測網を利用してデータを集め、特に陸域―汽水域の境界に存在する物理化学的フィルターおよび地球化学的プロセスの役割を明らかにすることで、陸域―沖合域に至る水循環・物質循環と栄養物質ストイキオメトリーの制御要因を探る。本研究では、湾内から沿岸までの流体力学的な作用を介した水塊の輸送過程と、そのシステム内に存在する物理化学的フィルターや地球化学的リアクターの役割の実態を把握する。
　　
研究内容・成果 令和3年度は、北海道道東の別寒辺牛川水系から厚岸湖・厚岸湾・沿岸親潮・親潮海域に至る栄養物質のストイキオメトリーを解明すべく、陸域・汽水域・海域における集中かつ同時観測を試みた。これにより、河川流域から汽水湖を経て内湾、および沿岸へと至る水とそれに伴う溶存・懸濁物質の流れが可視化でき、栄養物質のストイキオメトリー解明に一歩近づくことに成功した。以下、各観測域における成果の詳細を記す。

【陸域観測】別寒辺牛川の河口から1.6km上流に位置する地点（RB3）において、10月5日13:00から10月7日11:00にかけて、河川流量および河川水中の溶存物質の連続観測・サンプリングを実施した。流量観測は、係留型と移動型のADCPを併用して、5分インターバルで記録した。観測の結果、この地点では潮汐によって流出（下流への流下）と流入（上流への遡上）が生じ、観測期間を通じては正味3，600，000m3の河川水が厚岸湖に流出したことが判明した。観測地点のRB3においては、有色溶存有機物（CDOM）の連続観測と栄養塩分析のための2時間毎の採水も実施した。RB3地点の流心付近にセディメントトラップを設置し、観測期間の二日間に堆積した懸濁物質のフラックスを求めることに成功した。

【汽水域観測】10月4日10:00から10月6日15:00の間、厚岸湖・厚岸湾にてドローン（空撮・水上）および船舶を用いた空撮・水塊観測を実施した。厚岸湖では別寒辺牛川河口から厚岸大橋・厚岸湾奥までを調査し、流速・水温・塩分・クロロフィル濃度・溶存物質を測定することに成功した。流速分布からは海底の深いところを中心に河川水の流出が起きていること、また上空からのドローン空撮からは厚岸湖内で河川水が作り出す水塊フロントが幾重にも存在していることが明らかになった。厚岸湾内の横断観測では、厚岸湾の東岸から湾口にかけた流速観測、水温と塩分の海面・鉛直分布観測、そして採水観測を行った。赤潮に伴い湾内において高クロロフィル濃度の海水が存在していたことが明らかになり、これは上空からドローンを用いた海色空撮の結果と概ね一致した結果となった。

【海域観測】厚岸湾〜厚岸湾沖陸棚域における船舶調査を実施した。厚岸湾内については2021年10月にみさご丸を用い、陸棚域については2021年5月（若鷹丸）、10月（うしお丸と北光丸）、2022年1月（北光丸）による調査を実施した。加えて、2km程度の格子幅をもつ高解像度沿岸モデルを用いたシミュレーションを実施した。2021年10月の調査時には、道東沿岸〜陸棚域で前例のない大規模なカレニア赤潮が発生し、その一端を観測することに成功している。加えて、高解像度沿岸モデルを用いた現実的なシミュレーションにより、道東陸棚域で卓越する日周潮流の発生域が北方四島にあり、沿岸捕捉波として道東域を経て、日高湾湾奥まで伝播する機構を明らかにした。
　　
成果となる論文・学会発表等 Isada， T. et al.， Dynamics of Nutrients and Colored Dissolved Organic Matter Absorption in a Wetland-Influenced Subarctic Coastal Region of Northeastern Japan: Contributions From Mariculture and Eelgrass Meadows， Front. Mar. Sci. 8:711832， doi: 10. 3389/fmars.2021.711832 (2021).

Kuroda， H. et al.，， Co-occurrence of marine extremes induced by tropical storms and an ocean eddy in summer 2016: Anomalous hydrographic conditions in the Pacific shelf waters off southeast Hokkaido， Japan， Atmosphere， 12， 888.， doi.org/10.3390/atmos12070888， (2021).（謝辞に共同利用の記載あり）

Shi， M.，T. et al.， Estimation of freshwater discharge from the Kamchatka Peninsula to its surrounding oceans. Jour. Hydrology: Regional Studies， 36， August 2021， 100836， https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100836， (2021)

他論文3件、学会発表6件、プレスリリース2件