(57)【要約】【課題】  海洋に構築した人工海底山脈等の湧昇流発生構造物によるＣＯ2 の固定量を定量的に解析してその評価を可能にした評価方法を提供する。【解決手段】  人工海底山脈等の湧昇流発生構造物を構築する前の対照海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、湧昇流発生構造物を構築した後の効果海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、湧昇流発生構造物の構築前後の各クロロフィルａ濃度差を算出する工程と、効果体積からクロロフィルａ現存量を算出する工程と、これから植物プランクトンの増殖量を求め、さらにＣＯ2 固定量を解析する工程とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工湧昇流を生起せしめる人工海底山脈等の湧昇流発生構造物を構築する前の所定の海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、前記湧昇流発生構造物を構築した後の同一海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、前記湧昇流発生構造物の構築前後の各クロロフィルａ濃度分布を比較してクロロフィルａ濃度が増加した海域を特定するとともに、当該クロロフィルａ量の増加量を演算する工程と、前記特定された海域におけるクロロフィルａ量の増加量から植物プランクトンの増殖量を求め、かつこの植物プランクトンの増殖量から当該特定海域におけるＣＯ2 固定量の増加分および大気中から当該特定海域に取り込まれるＣＯ2の増加量を解析する工程とを含むことを特徴とする人工湧昇流海域におけるＣＯ2 固定量の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工湧昇流を生起させて基礎生産量、漁業資源量、漁獲量等の増加を図るための人工海底山脈等の人工構造物によって海中において固定されるＣＯ2 の増加量および大気中から海域に取り込まれるＣＯ2量を評価するための評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海中に構築される人工海底山脈等の人工構造物によって生起される人工湧昇流による基礎生産の増加領域、及びそれによる漁業資源の増加量、漁獲量の増加量の推定方法は、水産庁の外郭団体である社団法人マリノフォーラム２１における「マウンド漁場造成システムの開発」で検証されている。海底から海面に向かって流れる湧昇流は、水温が低くかつ比重が大きいため沈降し易い深部の海水を上昇させて海水の鉛直方向の混合を促進する。また、低層の海水に豊富に存在する燐酸塩、硝酸塩等の栄養塩を太陽光の届く上層に押し上げ、これにより太陽光による植物プランクトンの光合成作用を促進して植物プランクトンの増殖を促し、これらにより魚が棲息するための格好の環境を形成する。このようなことから、海底に人工海底山脈等を構築し、これにより海流や潮流等の水平な流れを利用して鉛直方向の湧昇流を起こすことで、前述した基礎生産、漁業資源、漁獲量の増加を図る試みがなされている。例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３ではこのような湧昇流を生起させるための構造物を提案している。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９２９４０号公報
【特許文献２】特許第２６０７９７９号公報
【特許文献３】特許第２６２８１１４号公報
【０００４】
ところで、この種の人工海底山脈では、海中で生じる湧昇流や内部波によって前述したような基礎生産を増加させるとともに海中でのＣＯ2 の固定量を増加させることが明らかにされている。すなわち、海洋は化石燃料消費等によって大気中に放出されるＣＯ2 の巨大な吸収場所となっており、海中の植物プランクトンの光合成により利用されたＣＯ2 の量をＣＯ2 の固定量として定義される。これは、海の表層に浮遊し光合成を行う植物プランクトンが光合成に際してＣＯ2 を吸収することから、人工海底山脈によって人工湧昇流を生じさせ、海の表層に栄養塩を押し上げることで表層で植物プランクトンを増殖させ、これに伴ってＣＯ2 の固定量を増加させることが可能になる。したがって、植物プランクトンの増加量を推定することでＣＯ2 の固定量を計測することができる。これから人工海底山脈による基礎生産等の増加効果を評価することが可能になる。
【０００５】
また、一方で、近年ではＣＯＰ３（地球温暖化防止京都会議）で宣言されたＣＯ2 の排出量削減の必要性から、ＣＯ2 の排出権の売買が行われ始めている。そのため、人工海底山脈によってＣＯ2 の固定量が増加すれば、当該人工海底山脈をＣＯ2 の排出権として経済的な利用も可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、広大な海洋においてＣＯ2 の固定量を直接的に測定することは殆ど不可能であり、そのため構築した人工海底山脈によるＣＯ2 の固定量を高精度に測定し、これをＣＯ2 の排出権として経済的に利用することも難しいのが実情である。特に、海洋では海流や潮流の状態や気象は日々変化するため、人工海底山脈を構築した領域におけるＣＯ2 の固定量が、果たして当該人工海底山脈を構築したことに起因するものか、あるいは人工海底山脈とは関係のない事象であるのかを判定することは困難であり、この面からもＣＯ2 の排出権を明確にする上での障害になっている。
【０００７】
本発明の目的は、構築した人工海底山脈等の湧昇流発生構造物によるＣＯ2 の固定量を定量的に解析してその評価を可能にする評価方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の評価方法は、人工湧昇流を生起せしめる人工海底山脈等の湧昇流発生構造物を構築する前の所定の海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、前記湧昇流発生構造物を構築した後の同一海域のクロロフィルａ濃度分布を測定する工程と、前記湧昇流発生構造物の構築前後の各クロロフィルａ濃度分布を比較してクロロフィルａ濃度が増加した海域を特定するとともに、当該クロロフィルａ量の増加量を演算する工程と、前記特定された海域におけるクロロフィルａ量の増加量から植物プランクトンの増殖量を求め、かつこの植物プランクトンの増殖量から当該特定海域におけるＣＯ2 固定量の増加分および大気中から当該特定海域に取り込まれるＣＯ2の増加量を解析する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人工海底山脈等の湧昇流発生構造物によって生じるクロロフィルａ量の変化から植物プランクトンの増殖量を測定し、さらにこれからＣＯ2 の固定増加量を解析することができるため、広大な海洋においてＣＯ2 の固定量を高精度に測定でき、しかも人工海底山脈等によるＣＯ2 の固定量を測定することができ、これから人工海底山脈等をＣＯ2 の排出権として経済的に利用することが可能になる。
【実施例１】
【００１０】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。先ず、人工海底山脈１について説明する。図１は人工海底山脈の一例の外観斜視図であり、海底面３０の所定領域に、潮流Ｆに直交する方向に対峙して配置された一対の円錐型のマウンド状構造物１０と、これらマウンド状構造物１０の間に両者を連結するように、しかも潮流に直交する方向に延長される断面が三角形の尾根型の仕切構造物２０とで構成される。マウンド状構造物１０は、自然石、コンクリートブロック、微粉体硬化体ブロック（以下、ブロック等と称する）を海底面３０に所定の間隔をおいて円錐型に積み上げて構築される。仕切構造物２０も同様にブロック等を海底面３０に積み上げて構築されており、一対のマウンド状構造物１０の間に構築される。なお、前記微粉体硬化体ブロックは、石炭を燃焼したときに生じる産業副産物の石炭灰や汚泥を燃焼したときに生じる燃焼灰等の微粉体に、セメントや石膏等の硬化材と海水や真水等の水を混合して混練し、型枠に高周波振動を加えて流体化させ、所要の形状に硬化させることによって形成されるものである。このような微粉体硬化体ブロックを用いることにより、産業副産物を大量にリサイクル利用することが可能になり、環境保護や資源活用の観点からも好ましいものとなる。
【００１１】
このようにして人工海底山脈１を構築することにより、図２に海中の断面状態を模式的に示すように、人工海底山脈１を横切って通過する潮流Ｆが特に仕切構造物２０の後流域で海底から海面に向かって発生する湧昇流ＵＦあるいは内部波ＩＦを生起させ、前述したように、深部の海水を上昇させて海水の鉛直方向の混合を促進し、海底に豊富に存在する燐酸塩、硝酸塩等の栄養塩を太陽光の届く上層に押し上げ、これにより太陽光による光合成作用を促進してプランクトンの増殖を促し、これらにより魚が棲息するための格好の環境を形成することが可能になる。また、同時に湧昇流ＵＦあるいは内部波ＩＦによって海水の表層に栄養塩を押し上げることで表層での植物プランクトンを増殖させ、これに伴って海水の表層に浮遊し光合成を行う植物プランクトンが光合成に際してＣＯ2 を吸収し、ＣＯ2 の固定量を増加させ大気中のＣＯ2を海中に吸収させることが可能になる。
【００１２】
このようなＣＯ2 の固定量の増加を評価する本発明の評価方法を図３のフローチャートと、図４〜図６を参照して説明する。ＮＡＳＡのＳｅａＷｉＦＳデータを例とすると、先ず、衛星による海色センサーデータ・レベル１−０を入手する（Ｓ１０１）。次いで、既に学術的に評価されている方法に従って海色センサーデータ・レベル１−０を幾何学補正してレベル１−１にデータ処理し、Ｌ−１データを得る（Ｓ１０２）。次いで、Ｌ−１データを大気補正し、水中アルゴリズムによりデータ処理し、Ｌ−２データを得る（Ｓ１０３）。次いで、Ｌ−２データの幾何学補正・時空間的パラメータの操作を各ピクセル毎にデータ処理し、Ｌ−３データを得る（Ｓ１０４）。
【００１３】
以上の処理に基づいてクロロフィルａ濃度を求める。図４（ａ）は人工衛星によるクロロフィルムａ分布濃度図、図４（ｂ）はその一部の拡大図であり、これを分析して効果海域Ｘを推定する。すなわち、設置した人工海底山脈を中心に13.6Ｋｍ四方の海域が周辺海域に比較してクロロフィルａ濃度が高いことが判り、この海域を本発明により植物プランクトンが増加した効果海域と定義する。そして、図５に示すように、前記効果海域Ｘをここでは縦横４×４＝１６（Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４）に分割する。そして、この分割した各海域について、予め人工海底山脈を構築する前のＬ−３データから得られる水色データの濃度色から区画毎のクロロフィルａ濃度を算出し、各分割海域毎のクロロフィルａ濃度比を得る（Ｓ２０１）。この時点では本発明の効果が生じていないので、これを対照海域と称する。
【００１４】
同様に、図５に示した各分割海域について、人工海底山脈を構築した後の同一の各分割海域のクロロフィルａ濃度を求める（Ｓ２０２）。ここでは、前記処理Ｓ１０１〜Ｓ１０４での人工山脈の構築後のＬ−３データからクロロフィルａ濃度を各分割海域毎に算出することで、効果海域としてのクロロフィルａ濃度比を得る（Ｓ２０２）。因みに図５の例では、図６（ａ）のように、１６分割した海域のうち中心側に寄った４つの部活海域Ａ４，Ｂ３，Ｃ２，Ｄ１についてみると、これらの分割海域おける各クロロフィルａ濃度比は、1.066, 1.211, 1.180, 1.329であった。
【００１５】
次いで、人工海底山脈の構築後における効果海域と、人工海底山脈の構築前の対照海域におけるクロロフィルａ濃度差を求める（Ｓ２０３）。図５の各分割海域Ａ４，Ｂ，３，Ｃ２，Ｄ１におけるクロロフィルａ濃度差は、図６（ｂ）のように、0.03，0.12, 0.12, 0.37（ｍｇ／ｍ2 ）であった。このとき、必要に応じて沿岸海域であることの補正を行うようにしてもよい。補正を行った場合には、前記各値は、図６（ｃ）のように、0.028 ，0.100,0.102, 0.278（平均：0.127)（ｍｇ／ｍ2 ）となる。
【００１６】
ここで、効果海域全体の効果体積を求める（Ｓ２０４）。すなわち、人工衛星によるクロロフィルａ濃度の観測水深を１０ｍとすると、有光層（３０ｍ）が同じ濃度であるとすれば、効果体積は 6.8km×6.8km ×30m ×4(領域）＝5,548,800 ×102(ｍ2 ）となる。
【００１７】
そして、前記各工程で求められたクロロフィルａ濃度差と、効果海域の効果体積とから増加クロロフィルａ現存量を算出する（Ｓ２０５）。ここでは、ステップＳ２０３で得られたクロロフィルａ濃度差の平均値と、ステップＳ２０４で得られた効果体積との積算から、0.705t(0.127×5,548,800 ×102)となる。なお、この現存量は実際には一次消費者による消費が差し引かれているが、消費量の推計が困難なことから考慮しておらず、過小評価となっている。
【００１８】
次いで、この増加クロフィルａ現存量から、効果海域の植物プランクトンの生産量を算出する（Ｓ２０６）。ここでは、95.5t(0.705 ×135.5)となる。
【００１９】
しかる上で、植物プランクトンの増殖量と密接な関係のあるＣＯ2 の固定増加量を演算する（Ｓ２０７）。この演算は予め経験則に基づいて得られた演算式に植物プランクトンの増殖量を適用することで容易に得ることが可能である。ここでは、植物プランクトン炭素換算で3.820tc/年となる。なお、植物プランクトンによるＣＯ2 固定増加量は、動物プランクトン、魚類等に転換した炭素（Ｃ）量を考慮する必要があるが、不明な場合は過小評価ではあるがこれを無視してもよい。
【００２０】
このようにして海中における植物プランクトンによるＣＯ2 を固定することで、大気中のＣＯ2 が海中に溶け込む許容量を増大させることになる。したがって、海中でのＣＯ2 固定量を定量化することにより、海域と大気のＣＯ2のやり取りによるＣＯ2の収支を考慮して大気中のＣＯ2 濃度の減少量を定量的に計算することが可能になり、これからＣＯ2 の排出権としての評価が可能になる。また、同時に人工海底山脈等の湧昇流発生構造物をＣＯ2 排出権が仮体された構造物としての経済的な利用も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】人工海底山脈の一例の外観斜視図である。
【図２】人工海底山脈による湧昇流の発生状態を示す模式的な断面図である。
【図３】ＣＯ2 固定量の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】人工海底山脈を構築した広域のクロロフィルａ濃度分布図である。
【図５】図４の領域を拡大したクロロフィルａ濃度分布図である。
【図６】効果海域の各算出値を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  人工海底山脈
１０  マウンド状構造物
２０  仕切状構造物
３０  海底面
Ｆ  潮流
ＵＦ  湧昇流
ＩＦ  内部波
【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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【図６】
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