【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】20244079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

湖底泥 / 水温 / 溶存酸素濃度 / 消散係数 / 湖底境界層 / 数値モデル / 内部波 / 琵琶湖

【研究成果の概要】

本研究で得られた研究成果は、以下の通りである。
(1)湖底プラットフォームを用いて、水深90mの深度での堆積物中の溶存酸素濃度測定を複数回実施した。これによると、酸化状態から還元状態に移行する境界層の厚さは3mm程度であり、粘性底層に対応することがわかった。また、冬期における底泥中の溶存酸素濃度の回復は、水温と泥温の差に依存しており、いったん嫌気化した底泥中の酸素濃度はなかなか回復しないことがわかった。
(2)詳細モード超音波流向流速計(ADC-TP-1200F)を湖底に設置し湖底境界層中の平均流と乱流を計測した。これによって、レイノルズ応力を計算した結果、湖底に働く応力が非常に小さいことがわかった。このことから、湖底境界層に存在する濁度は、流れの巻き上げによるものではないことが示唆された。同時に、湖底泥中の温度を測定した結果、直上の水温より高い場所が存在することが明らかになった。すなわち、温度的な不安定が発生しており、これがHydrothermal ventを形成し、湖底泥を吹き上げていることがわかった。このことを、自律型潜水ロボット「淡探」を用いて確認した。
(3)深水湖を対象とした流動場-生態系結合数値モデルを高度化し、湖底近傍の低酸素水塊の形成、維持過程を再現した。特に、内部波に伴う湖底上の振動流により、低酸素水塊が広範囲に移動することが明らかとなった。本研究成果は、今後の気候変動に伴う低酸素水塊の発生予測や、低酸素化の深水性希少生物への影響の予測に有益なものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】48,620千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 11,220千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】13480161 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球温暖化 / 溶存酸素濃度 / 琵琶湖 / 酸素消費速度 / 全循環欠損 / 3次元数値シミュレーション / 密度流 / 酸素濃度 / 自律型潜水ロボット / 全環境 / 無酸素化 / 温暖化 / レマン湖 / 撫仙湖 / 湖沼 / 深水層 / 富栄養化

【研究成果の概要】

地球温暖化の進行に伴い、琵琶湖周辺の気温は過去20年間に約1℃上昇した。これは地球全体の平均値より5倍大きい。このような急激な気温上昇は、結果として琵琶湖周辺の気候を単調かつ安定なものに変えつつある。それに伴って、琵琶湖の深水層でも変化が生じている。平均水温の上昇や、溶存酸素濃度の低下、pHの変化、硝酸態窒素の増加、イサザの漁獲量の低下、塩素イオン濃度の上昇などが挙げられる。このような変化の相互相関はまだ明らかではないが、何らかの有意な関係があることが示唆された。
琵琶湖深水層における酸素消費速度を高精度ウィンクラー法によって計測した。それによると、酸素消費速度は冬期に最大となり、8〜28μg/L程度で、夏期には減少した。この値は、見かけの酸素消費速度とほぼ同じであった。
2001年〜2004年にわたって琵琶湖北湖の深水層で、自記式の酸素計を用いて溶存酸素濃度を計測してきた。2002年の冬は暖冬で、酸素濃度の回復が十分ではなかったので、その年の秋には、溶存酸素濃度が2mg/L以下になった。2003年の冬は寒く雪が多かったので、酸素濃度の回復が十分で、秋の酸素濃度の低下も小さく5mg/L以上であった。このように冬の気温が十分に低ければ、多くの量の酸素が供給されるので、酸素消費速度が著しく大きくならなければ低酸素にはならない。2004年の冬は暖冬で、全循環が2月までずれ込み、飽和酸素濃度も100%まで回復せず、あきらかな全循環欠損が発生した。このことは、秋に酸素濃度が低くなる可能性があるので注意深い観測が必要である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)