北極海生態系モデル研究会（2012年5月24日, JAMSTEC横浜研究所）http://www.godac.jamstec.go.jp/darwin/cruise/mirai/mr04-05/ehttp://www.godac.jamstec.go.jp/darwin/cruise/mirai/mr08-04/

NISHINO, Shigeto

西野, 茂人

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1979年9月2007Chl-a北極海生態系モデル研究会栄養塩・基礎生産の観測とモデルとの連携西野 茂人海洋研究開発機構地球環境変動領域北極海総合研究チームグリーンランド2007年9月15日の海氷分布と2007年8月～9月の海表面気圧の平均場.「北極海における海洋気候-生態系変動観測研究」に関連したこれまでの成果北極海の淡水化・酸性化アラゴナイト飽和度の変化1997年(左図)と2008年(右図)における海洋表層のアラゴナイト飽和度. データは1997年と2008年のカナダ砕氷船観測で取得.Yamamoto-Kawai et al. [2009]アラスカアラスカカナダ海盆19972008「みらい」の観測に基づく陸棚水貫入と生物生産強化の模式図.Nishino et al. [2009]陸棚水の貫入生物生産の強化海洋表層のクロロフィルa (上図)とケイ酸塩 (下図)の分布. データは2004年「みらい」の観測で取得.Nishino et al. [2008]植物プランクトンのホットスポットカナダ海盆カナダ海盆アラスカアラスカ表層水温と暖水渦. データは2010年「みらい」の観測で取得.Kawaguchi et al. [2012]Nishino et al. [2011b]海洋循環強化に伴う渦の形成・維持暖水渦の生態系へのインパクト「みらい」等の観測に基づく海洋循環強化と生物生産弱化の模式図.Nishino et al. [2011a]海洋循環の強化生物生産の弱化2002/2003水深50mの流れと硝酸 [μmol/kg]の分布2008/2009水深50mの流れと硝酸 [μmol/kg]の分布北極海の海洋循環強化による生態系の変化 結果： a) カナダ海盆 (高気圧性循環の内)で表層栄養分減少・生物生産減少b) マカロフ海盆 (高気圧性循環の外)で表層栄養分増加・生物生産増加 結論： 海氷減少に伴う生態系の変化は海洋循環が大きく関与！栄養分減少2002/2003クロロフィル a [μg/L] (>10μm)の断面図2008/2009クロロフィル a [μg/L] (>10μm)の断面図生物生産減少栄養分増加海氷消失による海洋循環強化After Nishino et al. (2011a, JO)2008生物生産増加硝酸 [μmol/kg]の断面図2002硝酸 [μmol/kg]の断面図北極海カナダ海盆の巨大渦と生態系への影響 結果： a) 直径100kmにも及ぶ巨大暖水渦の詳細観測を実施。b) 巨大渦は陸棚起源でアンモニア濃度が高く、小型の植物プランクトンの増加をもたらしていることを明らかにした。 結論： 栄養分低下の著しいカナダ海盆では渦による栄養分輸送がより重要に！巨大渦の場所で小型植物プランクトンが増加直径100km程度、中心の水温が+7℃に達する。陸棚起源の水塊でアンモニア濃度が高いR/V Mirai (JAMSTEC)アラスカカナダ海盆チャクチ海2011年8月26日 プレスリリース2010年「みらい」水深50mの水温水温（カラー）と塩分（コンター）の断面図表層50mの植物プランクトン (Chl-a)の積算量After Nishino et al. (2011b, GRL)新たな現象 (北極海海洋循環の強化や巨大渦の出現)海氷減少に伴う海洋循環強化や巨大渦の出現は、現在北極海で起きている新たな現象であり、それらが環境変動に果たす役割を定量的に把握することは、生態系を含めた北極海気候システムの理解に必要不可欠である。we高気圧2000年代前半大型植物プランクトンSea ice Sea ice Sea ice Sea iceSea iceSea iceSea iceカナダ海盆チャクチ海東シベリア海東シベリア海からの陸棚水チャクチ海からの陸棚水新たな現象 (北極海海洋循環の強化や巨大渦の出現)海氷減少に伴う海洋循環強化や巨大渦の出現は、現在北極海で起きている新たな現象であり、それらが環境変動に果たす役割を定量的に把握することは、生態系を含めた北極海気候システムの理解に必要不可欠である。we陸棚水の放出抑制2000年代後半Sea ice Sea iceSea iceカナダ海盆東シベリア海強い流れ暖水渦高栄養分水（高アンモニア水）渦の形成と変質、より高次の生態系や物質循環への影響は？小型植物プランクトン流れの不安定↓渦形成↓陸棚水の放出推進高気圧チャクチ海鉛直混合新たなホットスポット?大型植物プランクトン東シベリア海からの陸棚水Spreading of Western Chukchi Summer Water into the Makarov BasinsEast Siberian Sea ShelfWestern Chukchi Summer WaterNishino et al. (2005)T maxSea ice Sea ice Sea ice Sea iceSea iceHigh nutrients, low DO&N*DO minNutriclineCBL02Makarov BasinN* min(shelf origin)RemineralizationOrganic matter decompositionDenitrificationMarkus et al. (2009)T minSea ice Sea ice Sea iceCooling and convectionFormation of large volume water mass due to the delay in autumn freeze-upNutrientsDOLarge volume water mass inputNutriclineDisappearance of DO minMirai08East Siberian Sea Shelf Makarov BasinN* min(shelf origin)淡水化・酸性化プランクトンに打撃生態系への影響？「北極海における海洋気候-生態系変動観測研究」の目的・内容船舶観測海氷減少シベリア沖北極海：データ空白域陸源有機物栄養塩供給物質循環・生態系への影響？アラスカ沖北極海：強い流れ & 渦強い流れのさらなる強化?強い流れと渦の関係？水塊・物質交換抑制・推進？生態系へのインパクト？衛星観測数値モデル光＋栄養海氷減少大気循環・海洋循環の変化物質循環・生態系に影響海のオアシス化？砂漠化？海洋循環生物生産増加・減少？プランクトンの優占種・分布変化?CO2吸収生物ポンプ強化・弱化？チャクチ海の観測研究北極海環境変動研究：海氷減少と海洋生態系の変化Sea ice reduction and a change of marine ecosystem in the Arctic Ocean左) 本研究課題の研究体制及び実施内容に関する模式図右)  太平洋側北極海における生態系変動に関わる現象及び本研究課題の研究実施計画を記す模式図。(上)夏、(下)冬GRENE事業北極気候変動研究分野戦略目標③b：北極域における環境変動が水産資源等に及ぼす影響の評価2012年「みらい」北極航海：タイプの異なる3箇所のホットスポットに着目Track lines of bowhead whales in the Chukchi Sea in the autumn. Source: Alaska Department of Fish and Game [2009]ドーム状構造の十字観測＋係留系観測ADCP, CTD, 採水, 採泥, ネット, 係留系陸棚斜面50m-200m間のギザギザ観測ADCP, CTD, XCTD, 採水, 採泥, ネットCanyonの繰り返し船舶観測＋係留系観測ADCP, CTD, XCTD, 採水, 採泥, ネット, 係留系R/V Mirai (JAMSTEC)Hope Valley海氷減少に伴う水塊構造の変化（過去の蓄積データとの比較）と低次生態系・物質循環への影響詳細船舶観測によるドーム状構造の把握係留系観測による底層水の季節変化の把握熱・栄養塩フラックスの変動と低次～高次生態系の応答Data: R/V Mirai 2008-2010ドーム状構造Hope Valley高栄養塩水塊高栄養塩水塊低酸素ホットスポット脱窒素ブライン水？Hope Valley Shelf slopeホットスポットその１： Hope Valleyホットスポットその2： Chukchi shelf slopeEuphotic zone integrated net daily production during summer 2002 (07/18/02–08/21/02).Hill and Cota [2005]pCO2 in sea surface water and its time series during summer 2009 (09/07/09–10/15/09) obtained from R/V Mirai.pCO2pCO2生物ポンプの効き所基礎生産・大 pCO2・低Shelf slopeホットスポットその3： Barrow CanyonBenthic biomass distribution in the Chukchi Sea.Grebmeier et al. [2006]Warm-core eddy observed from the R/V Mirai in 2010 and numerical simulation of the eddy.Nishino et al. [2011b]Watanabe [2011]高栄養塩水の湧昇・渦による栄養塩輸送今後の重点観測海域海洋表面から10m深までのケイ酸塩の量 [mol/m2]Data: Hydro-Chemical Atlas by AARI and IARC.カナダ海盆西部・マカロフ海盆（「みらい」＋砕氷船）・高栄養塩の太平洋起源陸棚水の放出・シベリア河川水による淡水・栄養塩・溶存有機物の供給・海氷融解に伴う生物生産の活発化アラスカシベリアカナダ海盆チャクチ海（「みらい」＋「おしょろ丸」）・高栄養塩/高生物生産/時空間変動大・PAG/DBOとの連携・日本のオリジナリティー（多項目分析＋係留系＋高次生態系）光＋栄養塩海の砂漠からオアシスへ？淡水化・酸性化プランクトンに打撃生態系への影響？陸源有機物栄養塩供給これまでの成果と今後の展望：海氷減少に伴う生態系の変化生物生産増加・減少？プランクトンの優占種・分布の変化CO2吸収生物ポンプ強化・弱化？南方の動物プランクトン底生生物に打撃有機物の沈降量減少海氷減少2011年カナダ・米国砕氷船による観測ご清聴ありがとうございました。

栄養塩・基礎生産の観測とモデルとの連携

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