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海嶺上の乱流混合が貧栄養海域の生物生産を促す

 
~学術研究船「白鳳丸」によるルソン海峡観測航海の成果~

公開日:2020.11.04

 

研究成果 理学

ポイント:
◆世界有数の内部波の発生域であるルソン海峡で、学術研究船「白鳳丸」航海による物理・生化学的海洋観測を実施した。
◆乱流混合が亜熱帯貧栄養海域であるルソン海峡の生物生産に寄与している可能性を初めて示唆した。
◆亜熱帯海域・黒潮域の生物生産を支えるプロセスとして、海峡域で強化される乱流混合の果たす役割が注目される。

 

 九州大学、東京大学、富山大学、フィリピン大学の国際共同研究チームは、ルソン海峡において、2017年11月に学術研究船「白鳳丸」(注1) KH-17-5次レグ2航海(主席研究者:九州大学応用力学研究所特任教授 松野 健※当時)を用いた物理・生物化学的海洋観測を実施しました。内部波が生じる海洋乱流(注2)が気候変動に果たす役割の理解のために、ルソン海峡では近年世界的なチームによって大規模な研究が実施され、世界でも最大規模の内部波が発生していることが明らかにされています。本研究航海では、内部波に起因する乱流混合が海洋生態系に及ぼす影響に注目した調査・解析を行いました。その結果、調査海域は黒潮を起源とする貧栄養な水に覆われているにも関わらず、表層に明瞭な植物プランクトンブルーム(局所的な増殖)が形成されていることを発見するとともに、このブルームが、急峻な地形によって生じた内部波が崩れることで乱流混合が下層の栄養塩を表層に供給することで形成されている可能性を示しました。本研究の結果は、急峻な地形上で強められる乱流混合が生物生産に重要な役割を担う可能性を示唆し、亜熱帯や黒潮流域など貧栄養海域の生物生産性の理解に向けて、東シナ海や日本南岸などの急峻な地形が存在する海域における今後の研究の展開が期待されます。

 

図1 観測調査海域の植物プランクトン(カラーシェード)と流速場(オレンジ色矢印)の(a)年平均値と(b)観測時(2017年11月)の分布(衛星観測データ)。(c)観測点(黄丸)と海底地形(カラーシェード。海面を0mとし、マイナスの向きに深くなる)。

図2 図1(c)に示す観測点において計測されたクロロフィルa濃度(左図:植物プランクトン量の指標)と鉛直拡散硝酸塩フラックス(右図:乱流によって下層から上層へ供給される硝酸塩輸送量の指標)の鉛直断面分布。白線は海水のポテンシャル密度の等値線、測点L3とL4間の黒いシェードは航跡に沿った海底地形を示す。

用語解説

注1:学術研究船「白鳳丸」
海洋研究開発機構が保有・運航し、文部科学省の共同利用・研究拠点である大気海洋研究拠点(東京大学大気海洋研究所)が全国の研究者の共同利用・共同研究に提供する研究船。 

注2:内部波
海洋の浅い水深にある軽い水と深い水深にある重い水の間で起こる波。大気と海洋の間の波が海岸で崩れ白波を生じるように、内部波は海山や海嶺などの地形上で崩れる際に微細な渦(乱流)を生じ、その結果として鉛直方向の混合が生じる。

論文情報

タイトル:
Vertical fluxes of nutrients enhanced by strong turbulence and phytoplankton bloom around the ocean ridge in the Luzon Strait
著者名:
Eisuke Tsutsumi*, Takeshi Matsuno*, Sachihiko Itoh, Jing Zhang, Tomoharu Senjyu, Akie Sakai, Keunjong Lee, Daigo Yanagimoto, Ichiro Yasuda, Hiroshi Ogawa, Cesar Villanoy
掲載誌:
Scientific Reports
DOI:
研究に関するお問い合わせ先

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