(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定深度の海洋層にトレーサを放出すると共に所定の深度を維持するブイを放出し、ブイの挙動に基づいてトレーサの拡散を予測しながらトレーサの流れ方向の流動の状況及びトレーサの流れ方向に交差する方向の流動の状況に基づいて所定の深度における海洋層の流れ状況を検出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項２】
請求項１において、
トレーサは蛍光染料であり、蛍光染料の拡散の分布・挙動に基づいて海洋層の流動状況を導出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
複数のブイが適用され、それぞれ異なる深度が維持されることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
地球上の現在位置が把握された状態で洋上を航行する船舶から曳航された水中応答器によりデータを収集して収集したデータを送信し、水中応答器からのデータに基づいて所定の海洋層の流れ状況を導出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項５】
請求項４において、
水中応答器による通信は音響通信であることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項６】
請求項４又は５のいずれかにおいて、ブイの深度に対して水中応答器が対応していることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
海洋層の流れ状況により二酸化炭素の希釈・拡散の分布・挙動を把握することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海洋中層に放出された液体の挙動を把握するための海洋層の流動状況検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の観点から、回収された二酸化炭素の海洋隔離が検討されており、二酸化炭素を海洋に隔離する場合には、放出管の形状や放出部位の圧力などを最適に決定している（例えば、下記特許文献１参照）。また、隔離された二酸化炭素の海洋中での希釈状況を解明することは二酸化炭素の効果的な隔離手法の設定や環境変化の把握につながり有用である。
【０００３】
このため、二酸化炭素の拡散挙動や影響範囲を把握したり予測することが重要である。海洋において物質の流動・拡散現象の把握には、蛍光染料やブイを用いた追跡把握が有効であると考えられている。しかし、海洋の中層（例えば、１０００ｍ〜３０００ｍ程度）での追跡把握を正確に行う技術は確立されていないのが現状であり、１０００ｍ〜３０００ｍ程度の中層において二酸化炭素の拡散挙動や影響範囲は正確に把握・予測できていないのが実情である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７０７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、海洋の中層であっても放出された液体の挙動を把握することができる海洋層の流動状況検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、所定深度の海洋層にトレーサを放出すると共に所定の深度を維持するブイを放出し、ブイの挙動に基づいてトレーサの拡散を予測しながらトレーサの流れ方向の流動の状況及びトレーサの流れ方向に交差する方向の流動の状況に基づいて所定の深度における海洋層の流れ状況を検出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【０００７】
第１の態様では、ブイの挙動に基づいてトレーサの拡散の分布・挙動を予測した状態で蛍光染料の平面の広がり及び深さ方向の広がりを把握することができ、海洋の中層であっても放出された液体の挙動を把握することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、トレーサは蛍光染料であり、蛍光染料の拡散の分布・挙動に基づいて海洋層の流動状況を導出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【０００９】
第２の態様では、蛍光染料の拡散の分布・挙動に基づいて放出された液体の希釈・拡散の分布・挙動を把握することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、複数のブイが適用され、それぞれ異なる深度が維持されることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【００１１】
第３の態様では、深度毎にトレーサの拡散の分布・挙動を予測することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の態様のいずれかにおいて、地球上の現在位置が把握された状態で洋上を航行する船舶から曳航された水中応答器によりデータを収集して収集したデータを送信し、水中応答器からのデータに基づいて所定の海洋層の流れ状況を導出することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【００１３】
第４の態様では、所定の深度の海洋層に曳航される水中応答器からのデータに基づいて所定の海洋層の流れ状況を導出することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、水中応答器による通信は音響通信であることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【００１５】
第５の態様では、音響通信によりデータの通信を行うことができる。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第４又は５の態様のいずれかにおいて、ブイの深度に対して水中応答器が対応していることを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【００１７】
第６の態様では、複数のブイが備えられていても、それぞれのブイに水中応答器を対応させて確実な通信を行うことができる。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第１〜６の態様のいずれかにおいて、海洋層の流れ状況により二酸化炭素の希釈・拡散の分布・挙動を把握することを特徴とする海洋層の流動状況検出方法にある。
【００１９】
第７の態様では、トレーサの状況に基づいて二酸化炭素の希釈・拡散の分布・挙動を把握することができる。
【発明の効果】
【００２０】
また、本発明の海洋層の流動状況検出方法は、海洋の中層であっても放出された液体の挙動を把握することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には本発明の一実施形態例に係る海洋層の流動状況検出方法を実施する流動状況検出装置の全体構成、図２にはデータキャリアの概略構成、図３にはトレーサを放出している状況の全体構成、図４にはトレーサ及びブイ放出用のキャリアの概略構成、図５には拡散挙動の観測状況を水平面方向で表す概念を示してある。
【００２２】
図１に基づいて流動状況検出装置の全体構成を説明する。
【００２３】
図に示すように、洋上を航行する船舶１はＧＰＳ２により地球上の現在位置が把握され、各種情報が指令・表示用のＣＰＵ３に表示される。また、船舶１には洋上を曳航される洋上曳航体４が接続され、洋上曳航体４にはコントロール装置５及び方位・傾斜装置６が備えられ、洋上曳航体４は船舶１と同様に地球上の現在位置がＧＰＳ２により把握されている。船舶１と洋上曳航体４とは無線手段７を介して無線通信が可能となっている。
【００２４】
洋上曳航体４は内部に空気が蓄えられて浮力が維持され、海面下にキールの役割を果たすポール８が設けられている。ポール８の先端にはデータ送信及び位置検知用の受信手段としての送受波器９が備えられ、送受波器９で受けた各種データの信号が無線手段７を介して船舶１のＣＰＵ３に送られる。
【００２５】
一方、船舶１の後部からは海中にワイヤー１１が下ろされ、ワイヤー１１の先端にはワイヤー１１が長さ方向に亘り所定の範囲の深度（例えば、最大３０００ｍ）を保って曳航されるようにするための錘１０が取り付けられている。船舶１により洋上曳航体４が海上で曳航されると共に、ワイヤー１１が所定の深度の範囲の海中を曳航される。
【００２６】
ワイヤー１１には５台のデータキャリア１２（水中応答器）が取り付けられ、５台のデータキャリア１２は、例えば、海中の中層（例えば、１０００ｍ〜３０００ｍ）に維持されるようになっている。詳細は後述するが、データキャリア１２にはデータの信号を音響通信により送信する送信手段や現場計測器、採取手段、データ蓄積手段等が備えられている。
【００２７】
尚、データキャリア１２は５台に限らず２台乃至４台、または、６台以上の複数台を設けることが可能である。
【００２８】
一方、図３に示すように、洋上を航行する船舶１０１に曳航されるキャリア１３からトレーサとしての蛍光染料及びブイが放出される。即ち、船舶１０１の後部からは海中にワイヤー１１が下ろされ、ワイヤー１１の先端にはワイヤー１１が長さ方向に亘り所定の範囲の深度（例えば、最大３０００ｍ）を保って曳航されるようにするための錘１０が取り付けられている。船舶１０１によりワイヤー１１が所定の深度の範囲の海中を曳航される。
【００２９】
ワイヤー１１にはキャリア１３が取り付けられ、キャリア１３は、例えば、海中の中層（例えば、１０００ｍ〜３０００ｍ）に維持されるようになっている。詳細は後述するが、キャリア１３にはトレーサとしての蛍光染料を放出する手段及びブイを放出する手段が備えられている。
【００３０】
船舶１０１を航行させて所定の深度の海洋層に蛍光染料及びブイ１０２が放出され、ブイ１０２の挙動により蛍光染料の拡散の分布・挙動を予測した状態で、放出された蛍光染料の拡散状況等のデータを収集する。即ち、ブイ１０２の挙動に基づいてデータキャリア１２を曳航する船舶１の動きを調整し、効率よく蛍光染料を検出できる進路を設定する。ブイ１０２には、設定された密度の海洋層に浮力が維持されるように浮力調整機能（密度調整機能）が備えられている。例えば、ブイ１０２は複数備えられ、それぞれ異なる密度に調整できるようになっている。これにより、深さ方向で複数の層の流れを予測することができる。この場合、データキャリア１２は５台設けられているため、データキャリア１２に対応して５台のブイ１０２を用いることで、それぞれのブイ１０２に水中応答器を対応させて確実な通信を行うことができる。
【００３１】
収集されたデータはデータキャリア１２から洋上曳航体４の送受波器９に音響通信により送られ、送受波器９に送られたデータ等は無線手段７を介して船舶１のＣＰＵ３に送られる。ＣＰＵ３では送られたデータに基づいて所定の海洋層の流れ状況が導出される。蛍光染料の拡散状況を観測して把握することにより、例えば、二酸化炭素の海中での広がり状態、希釈状況、生物への影響、希釈の有効性等を推測することができる。
【００３２】
ワイヤー１１は船舶１に曳航される場合、海中で振動が生じるが、データキャリア１２の送信手段はロープ等で吊り下げられて音響的に切り離された状態にされ、音響ノイズが軽減されている。５台のデータキャリア１２は同時に洋上曳航体４と交信してデータが送受信され、洋上曳航体４と５台のデータキャリア１２との送受信で生じる音響通信のタイムラグが解消されて測定間隔の短縮が可能とされている。
【００３３】
図２に基づいてデータキャリア１２の構成を説明する。
【００３４】
図に示すように、ワイヤー１１には枠状の架台１５が取り付けられ、架台１５にはロープ１６を介して送信手段１７が支持されている。送信手段１７には図示しない深度計が設けられ、送信手段１７は、洋上曳航体４（図１参照）を介しての船舶１（図１参照）へのデータの送信、及び洋上曳航体４（図１参照）を介しての船舶１（図１参照）からの指令の受信を行う。また、送信手段１７は、放出されたブイ１０２（図１参照）との通信を行うことも可能である。
【００３５】
架台１５の上部には現場計測器として蛍光光度計１９が設けられ、蛍光光度計１９により後述する蛍光染料が放出された際の蛍光染料の状況が検出される。また、バルブの遠隔操作による開閉により海水を採取する採水器２６、現場計測器で計測されたデータを記憶する蓄積手段２７、各種機器の電源となるバッテリー２８及びｐＨセンサー２３が備えられている。
【００３６】
図４に基づいてキャリア１３の構成を説明する。
【００３７】
図に示すように、ワイヤー１１には円筒枠状の円筒架台２１が取り付けられ、送信手段１７が設けられている。また、蛍光染料放出装置２５が取り付けられている。蛍光染料放出装置２５は、蛍光染料が充填されるシリンダ２５ａを備え、海水をシリンダ２５ａの内部に送り込むことでピストンを駆動して蛍光染料を放出させるポンプ２５ｂを備えている。シリンダ２５ａに充填される蛍光染料は、放出される海洋層の密度と一致した密度を有するものが選択される。また、キャリア１３には複数（図には３個示してある）のブイ１０２が保持され、所望の位置で放出可能に支持されている。ブイ１０２にはｐＨセンサーや通信手段が設けられ、それぞれのブイ１０２には浮力調整機能が備えられている。
【００３８】
船舶１０１（図３参照）から任意の時間に制御コマンドを送ることにより、蛍光染料放出装置２５のポンプ２５ｂの駆動及びブイ１０２の放出が制御される。
【００３９】
上記構成の流動状況検出装置の作用を説明する。
【００４０】
本実施形態例では、船舶１０１から所定の海洋中層（例えば、水深１０００ｍ）に蛍光染料を所定の条件で放出すると共に複数のブイ１０２を放出し、ブイ１０２の挙動に基づいて蛍光染料の拡散を予測しながら、船舶１に曳航されるデータキャリア１２との音響通信により、蛍光染料の拡散の分布・挙動を追跡することで、所定の海洋中層における流れを把握して二酸化炭素の希釈・拡散の分布・挙動を導出するものである。導出された分布・挙動に基づいて、二酸化炭素の海洋希釈の状況の評価を行い、実際の放出技術に適用する場合の条件設定の具体的なデータとする。例えば、海洋中層の密度や流れの状況に応じた放出圧力や放出ノズルの形状等を最適に設定するためのデータとする。
【００４１】
図３、図５に示すように、船舶１０１を航行させて、錘１０によりキャリア１３が所定の海洋中層に維持された状態のワイヤー１１を曳航する。予め決められた場所で蛍光染料放出装置２５のポンプ２５ｂを駆動させて蛍光染料を放出すると同時に、ブイ１０２を放出する。
【００４２】
また、図１、図５に示すように、船舶１で洋上曳航体４を曳航すると共に、錘１０によりデータキャリア１２が所定の海洋中層に維持された状態のワイヤー１１を曳航する。船舶１、洋上曳航体４、データキャリア１２の位置関係はＧＰＳ２によって常時把握されている。
【００４３】
ブイ１０２の挙動に基づいて蛍光染料の拡散を予測しながら船舶１の航行進路を制御し、データキャリア１２の現場計測器の情報と連動させて各種機器を動作させて蛍光染料を追跡する。即ち、蛍光光度計１９により蛍光染料の状況をモニタしながら放出された蛍光染料を追跡し、拡散の分布・挙動を検出する。また、放出されるトレーサの種類によってはｐＨセンサー２３を用いて拡散の分布・挙動を検出する。また、バルブの遠隔操作による開閉により海水を採取する採水器２６により海水を採取したり、現場計測器で計測されたデータを記憶する蓄積手段２７で記憶する。採水器２６により所望の海水の採水を行うことで、生物等の生態系等の調査が実施でき、二酸化炭素の希釈・拡散の指標として用いることも可能である。
【００４４】
蛍光染料の光度の情報、及び、深度計等の情報は送信手段１７から洋上曳航体４の送受波器９を経由して無線手段７によりＣＰＵ３に送られる。ＣＰＵ３では蛍光染料の拡散の分布・挙動が把握され、蛍光染料の拡散の分布・挙動に基づいて二酸化炭素の希釈・拡散の分布・挙動が導出される。
【００４５】
海洋中層に放出された蛍光染料は、密度分布や流れの分布に応じて水平方向に幅をもって流れ方向に拡散していく。このため、ブイ１０２の挙動により蛍光染料の拡散挙動を予測しながら船舶１の進路を調整し、船舶１を蛍光染料の流れ方向に航行させると共に、流れ方向に交差する方向に航行させる。即ち、深さ方向に対しては所定の深度にそれぞれ浮力が維持された複数のブイ１０２により拡散を予測し、幅方向に対しては船舶１を流れに対してジグザグ状態に航行させ、所定の深度における蛍光染料の拡散状況を検出する（図５参照）。
【００４６】
つまり、図３、図５に示すように、放出された蛍光染料３１は海洋層の流れにより、所定の密度の範囲の深さの幅（図３参照）で且つ所定の幅の帯状になって（図５参照）拡散する。例えば、蛍光染料３１の流れの上流側（図５中左側）から下流側（図５中右側）に向かい、船舶１を帯状の蛍光染料３１を交差する方向（図５中上下方向）に往復移動させながら、蛍光染料３１の拡散状況を検出する。
【００４７】
このため、ブイ１０２の挙動によって蛍光染料３１の拡散状況を予測して船舶１の進路を調整し、蛍光染料３１の平面の広がり及び深さ方向の広がりを把握することができ、海洋の中層であっても放出された蛍光染料３１の挙動を正確に把握することができ、海洋の中層における二酸化炭素の希釈・拡散挙動を正確に導出することが可能になる。
【００４８】
上述した実施形態例では、トレーサとして蛍光染料を用いた例を挙げて説明したが、環境に対して悪影響を及ぼさず目印となる流体であれば他の液体などを用いることも可能である。
【００４９】
従って、海洋の中層であっても放出された蛍光染料３１の挙動を把握することが可能になり、例えば、二酸化炭素の海洋隔離の技術に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、例えば、海洋中層に放出された液体の挙動を把握するための海洋層の流動状況検出方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態例に係る海洋層の流動状況検出方法を実施する流動状況検出装置の全体構成図である。
【図２】データキャリアの概略構成図である。
【図３】トレーサを放出している状況の全体構成図である。
【図４】トレーサ及びブイ放出用のキャリアの概略構成図である。
【図５】拡散挙動の観測状況を水平面方向で表す概念図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０１  船舶
２  ＧＰＳ
３  ＣＰＵ
４  洋上曳航体
５  コントロール装置
６  方位・傾斜装置
７  無線手段
８  ポール
９  送受波器
１０  錘
１１  ワイヤー
１２  データキャリア
１３  キャリア
１５  架台
１６  ロープ
１７  送信手段
１９  蛍光光度計
２１  円筒架台
２３  ｐＨセンサー
２４  深度計
２５  蛍光染料放出装置
２６  採水器
２７  蓄積手段
２８  バッテリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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