海洋深層水による海域肥沃化効果の検討	  The effect of ocean fertilization 
by deep sea water	
2011/2/3	  学籍番号 096648 塩苅 恵	  指導教員 多部田 茂 准教授		

1. 序論	

研究背景	
資源・エネルギー問題	
世界人口の増加	
日本：低い食料自給率	  世界的な食糧難となった場合，圧倒的に不利な状況となることが予測される。	

食糧・水問題	

深刻化	

地球温暖化，砂漠化等の環境問題	

陸域の利用だけでは限界	  これらの問題を解決するためには，海洋利用が不可欠	
海洋深層水を利用した肥沃化により，食糧を増産する方法が検討されている	

海域肥沃化の仕組み	
無機栄養塩の豊富な深層水を汲み上げ，表層の貧栄養な有光層に放水する。	

光合成が活発化し，植物プランクトンが増殖する。	

植物プランクトン→動物プランクトン→小型魚→大型魚と，食物連鎖が進み，水産資源が増加する。	

Outline	  of	  Ocean	  Nutrient	  Enhancer	  (Ouchi,	  Fukumiya	  et	  al.,	  2002)	  東大の深層水汲み上げ施設がある伊豆大島を対象海域とし，シミュレーションによって海域肥沃化の効果を検討する。	

先行研究との比較・研究の目的	
大内(2004)	  ・相模湾での拓海プロジェクト	  ・海洋深層水を汲み上げ・放水	  ・放水後の深層水の挙動と一次生産の増加の様子を観測	  	Mizumukai	  et	  al.(2008)	  ・沖ノ鳥島付近での肥沃化効果を数値シミュレーションで検討	  ・一次生産の増加は認められたが，増加率で見れば微々たるものであった	  先行研究：それぞれ実験，シミュレーションのみを行ったもの	  
一次生産の増殖効果のみに注目	
本研究：実際の深層水を用いた実験とシミュレーションを合わせて行う	  二次生産まで考慮した生態系モデルを使用	  プランクトンの種組成まで考慮	  海域肥沃化の効果を検討する上で重要となる要素や生態系プロセス，パラメータを感度解析等によって抽出，それらの要素やパラメータの決定の仕方などのポイントをまとめ，肥沃化効果の評価手法を構築する	  研究手法	
＜実験＞	  ＜パラメータ調査＞	  ・表層水のみのタンクと，深層水を混ぜたタンクを用意	  ・タンク内でのプランクトン，無機栄養塩，有機物の濃度変化を観測	

プランクトンの光合成，枯死等に関するパラメータを推定する	  ＜実験の再現＞	  推定されたパラメータを生態系モ＜比較・モデルの検証＞	 デルに設定し，実験と同じ条件でシミュレーションを行う	
比較結果が合わない	  比較結果が良好	  ＜パラメータ調整＞	  ＜肥沃化効果の検討＞	

実験結果と計算結果を合わせるため，パラメータ等の調整を行う	  深層水を放水する場合としない場合の計算結果を比較，肥沃化効果の検討を行う	  2. 生態系モデル	

参考にした生態系モデル	
NEMURO(Kishi	  et	  al.,	  2007)：	  ・2種の植物プランクトン(PS,	  PL),	  3種の動物プランクトン(ZS,	  ZL,	  ZP),	  懸濁態有機窒素(PON),	  溶存態有機窒素(DON),	  アンモニウ
ム塩(NH4),	  硝酸塩(NO3),	  懸濁態有機ケイ素(Opal),	  ケイ酸塩(Si(OH)4)の11のコンパートメントからなるone-­‐boxモデル	  ・PLは大型珪藻類，PSはその他の小型植物プランクトンを想定	  ・窒素とケイ素の循環を別々に扱う	
中田(1993)：	  ・任意の種数の植物プランクトン，動物プランクトン，懸濁態有機物(POM),	  溶存態有機物(DOM),	  アンモニウム塩(NH4),	  硝酸塩(NO3),	  亜硝酸塩(NO2),	  リン酸塩(PO4)から構成されるone-­‐boxモデル	  ・セルクオタ(植物プランクトンの細胞内栄養塩保持量)を考慮	  
NEMUROをベースに，中田(1993)によるセルクオタを導入	  使用する生態系モデル	

SchemaSc	  view	  of	  the	  ecosystem	  model. (For	  Nitrogen	  ﬂows.)	  	(Kishi	  et	  al.(2007)を基に，中田(1993)を参考にセルクオタを加えて作成，末尾にnの記号が付加されているコンパート
メントは，それらの量を窒素量で表現することを意味する。)	

使用する生態系モデル	

SchemaSc	  view	  of	  the	  ecosystem	  model.	  (For	  Silicon	  ﬂows.)	  	(Kishi	  et	  al.(2007)を基に，中田(1993)を参考にセルクオタを加えて作成，末尾にsiの記号が付加されているコンパートメント
は，それらの量をケイ素量で表現することを意味する。)	

3. 実験	実験内容	
大小2つのタンクを用意	  実験期間：10月14日から11月12日	
深層水	

約41cm	  	  	  約35cm	  	  	  	  光量子計	
表層水	
流速計	  （水温計付）	 約20cm	

約23cm	

約17cm	

クロロフィル計	

＜タンク大＞	
The	  outline	  of	  the	  experiment.	

約37cm	
約13cm	

＜タンク小＞	

測定項目：	  ①水温 ②日照量 ③クロロフィルa濃度 ④プランクトン濃度 ⑤無機栄養塩，有機物濃度	
①タンク大：クロロフィル計により10分ごとに計測，タンク小：流速計により10分ごとに計測	  ②光量子計により10分ごとに計測（タンク大のみ）	  ③両タンクに設置したクロロフィル計により10分ごとに計測	  ④10月14日から10月19日までは毎日，その後は10月28日及び11月12日に各1L採水を行い，すぐにルゴール液5%を加えて固定⇒プランクトン種の同定・計数，体積・重量の推定（外注）	  ⑤	  10月14日から10月19日までは毎日，その後は10月28日及び11月12日に各50ml程度採水し，フィルターにかけて濾過後，冷凍保存して持ち帰り，オートアナライザーによって分析	  実験データ 水温・日照量	
＜temperature＞	
これらのデータは生態系モデルのinputデータとして使用。	

深層水を加える	＜light	  intensity＞	

実験データ 無機物・プランクトン濃度	
＜inorganic	  materials＞	
これらのデータは実験開始時の値を初期値に使用。	  
残りは生態系モデルのoutputと比較。	

NO3_tank	  L	NH4_tank	  S	深層水を加える	NO3_tank	  S	Si(OH)4_tank	  L	NH4_tank	  L	Si(OH)4_tank	  S	＜planktons	  by	  chlorophyll	  meter＞ 	
深層水を加える	実験データ 採水によるプランクトン濃度	
PSに分類されるプランクトン種の内訳を下表に示す。PL	  48種，ZS	  11種についても同様に求められた。ZL,	  ZPについては，今回の実験タンク中にはほとんど存在しなかった。	
No. 	 
門 	 1 	  藍藻植物 	 綱 	 藍藻 	 目 	 
ユレモ 	 科 	 ユレモ 	 

種名 	 
藍藻類 	 

Oscillatoria sp. 	 

不明 	 ∏ｸÿﾘÃﾌﬂﾟƒﾄ藻類 	 

Cryptophyceae 	 Ãﾌﬂﾟ€ﾛ€ﾛπｹ›ﾝƒﾄŸﾙ—ﾑ 	  Ãﾌﬂﾟ€ﾛ€ﾛπｹ›ﾝƒﾄŸﾙ—ﾑ 	  	  	 √ﾃﬁﾞ®ｨ…ﾉÃﾌ®ｨºｼΩｽ 	  √ﾃﬁﾞ®ｨ…ﾉÃﾌ®ｨºｼΩｽ 	  	  	 …ﾉ∏ｸ√ﾃ®ｨŸﾙ∂ｶ 	 …ﾉ∏ｸ√ﾃ®ｨŸﾙ∂ｶ 	 ∑ｷﬁﾞ—ﾑ…ﾉ√ﾃﬁﾞ®ｨ∆ﾆ≥ｳ—ﾑ 	  不明 	  	  	 ∫ｺﬁﾞ∆ﾆµｵ◊ﾗØｯ∏ｸΩｽ 	  πｹ◊ﾗ¡ﾁ≥ｳ—ﾑ 	  	  	  	 µｵ∑ｷºｼƒﾄªｻ—ﾑ 	 Õﾍﬂﾟÿﾘ√ﾃﬁﾞ®ｨ∆ﾆ≥ｳ—ﾑ 	  ∂ｶŸﾙ∑ｷµｵ√ﾃﬁﾞ®ｨ»ﾈ◊ﾗ 	  	 Õﾍﬂﾟÿﾘ√ﾃﬁﾞ®ｨ∆ﾆ≥ｳ—ﾑ 	  	 Ãﾌﬂﾟ€ﾛƒﾄÕﾍﬂﾟÿﾘ√ﾃﬁﾞ®ｨ∆ﾆ≥ｳ—ﾑ 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 不明 	  	  	 
不明 	 
不明 	 

渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 渦鞭毛藻類 	 不明 	 Prorocentrum micans 	 
Prorocentrum minimum 	 Dinophysis caudata 	 Dinophysis sp. 	 
Pronoctiluca spinifera 	 Gymnodiniales 	 Gymnodiniales(Gyrodinium?) 	 
Ceratium furca 	 
Ceratium fusus 	 Oxytoxum sp. 	 
Scrippsiella spp. 	 
Heterocapsa triquetra 	 Protoperidinium bipes 	 Protoperidinium oblongum 	 
Protoperidinium pallidum 	 
Protoperidinium pellucidum 	 
Protoperidinium spp. 	 
Peridiniales(Heterocapsa sircuriscuama?) 	 
Peridiniales 	 
不明微小鞭毛藻 	 2 	  クリプト植物 	  クリプト藻 	  不明 	 
3 	  渦鞭毛植物 	 
4 	  	 5 	  	 6 	  	 7 	  	 8 	  	 9 	  	 10 	   	 11 	   	 12 	   	 13 	   	 14 	   	 15 	   	 16 	   	 17 	   	 18 	   	 19 	   	 20 	   	 21 	   	 22 	  不明 	 

渦鞭毛藻 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 
不明 	 

学名 	 

プランクトン種別濃度の変化	
the	  numbers	  and	  concentraSons	  of	  the	  planktons	  by	  boaling	
上：タンク大，下：タンク小，n[cell/L]:	  個体数，N[μmol/L]:	  窒素量	time 	 PS 	 PL 	 ZS 	 

10/14 16:50 	 n 	 20 	 N 	 
1.89×10‐4 	 n 	 490 	 N 	 2.65×10‐2 	 n 	 13 	 N 	 
4.85×10‐4 	 

10/15 13:00 	 

50 	 

2.38×10‐5 	 800 	 

2.97×10‐3 	 16 	 

2.82×10‐4 	 

10/16 9:00 	 

10 	 

5.77×10‐6 	 2460 	 

9.92×10‐3 	 

42 	 

1.18×10‐3 	 

10/16 15:00 	 

10 	 

2.58×10‐5 	 4450 	 

6.12×10‐3 	 55 	 

1.48×10‐3 	 

10/17 13:00 	 

500 	 

1.00×10‐3 	  12960 	  7.35×10‐3 	 

75 	 

1.91×10‐3 	 

10/18 13:00 	 

11760 	 2.15×10‐2 	  35370 	  1.97×10‐2 	 

138 	 

4.06×10‐3 	 

10/19 13:00 	 

8160 	 

2.28×10‐2 	  95270 	  5.69×10‐2 	 

476 	 

1.52×10‐2 	 

10/28 13:00 	  885250 	 

1.42 	 34650 	  2.24×10‐2 	  77766 	 

11/12 13:00 	  1259250 	 

2.25 	 

450 	 

time 	 

PS 	 

2.37×10‐3 	 2.50 	 7368 	  1.16×10‐1 	 PL 	 ZS 	 

10/14 16:50 	 n 	 20 	 N 	 
1.89×10‐4 	 n 	 490 	 N 	 
2.65×10‐2 	 n 	 13 	 

N 	 
4.85×10‐4 	 

10/15 13:00 	 

20 	 

1.27×10‐4 	 

420 	 

1.43×10‐3 	 

11 	 

2.39×10‐4 	 

10/16 9:00 	 

30 	 

5.16×10‐5 	 1400 	 

7.73×10‐3 	 

23 	 

6.06×10‐4 	 

10/16 15:00 	 

30 	 

6.69×10‐5 	 3610 	 

4.96×10‐3 	 

51 	 

1.27×10‐3 	 

10/17 13:00 	 

600 	 

1.01×10‐3 	 6360 	 

2.35×10‐3 	 

56 	 

1.59×10‐3 	 

10/18 13:00 	 

3600 	 

7.82×10‐3 	  12460 	  9.73×10‐3 	 

432 	 

7.73×10‐3 	 

10/19 13:00 	 

5180 	 

1.86×10‐2 	  49210 	  2.22×10‐2 	 1428 	  4.04×10‐2 	 

10/28 13:00 	 89240 	 

2.35×10‐1 	  102420 	  2.58×10‐2 	  69764 	 

11/12 13:00 	  1253780 	 

2.26 	 9540 	 

2.23×10‐2 	 

2.24 	 9608 	  3.09×10‐1 	 PS,	  PLの	  濃度が逆転	

4. パラメータ調査	パラメータ調査結果	
The	  values	  of	  the	  parameters	  used	  in	  the	  model.	
symbol 	 symbol 	 PS 	 
value 	 0.534 *1 	 2.61 *1 	 
0.790 *1 	 
1.50 	 

PL 	 value 	 1.58 *1 	 
1.38 *1 	 
1.33 *1 	 
0.888 *1 	 

unit 	 
[/day] 	 
[µmolN/L] 	 
[µmolN/L] 	 
[L/µmolN] 	 

unit 	 
[/day] 	 
[µmolN/L] 	 
[µmolN/L] 	 
[µmolSi/L] 	 

6.93×10-2 	 

[/℃] 	 

1.50 	 

[L/µmolN] 	 

5.85×10-2 	 

[/day] 	 

6.93×10-2 	 

[/℃] 	 

6.93×10-2 	 

[/℃] 	 

5.85×10-2 	 

[/day] 	 

6.93×10-2 	 
9.40×10-2 *1 	 
5.19×10-2 	 
0.135 	 10.0 	 10.0 	 10.0 	 10.0 	 [/℃] 	 
[/day] 	 
[/℃] 	 
− 	 
− 	 
− 	 
[/day] 	 
[/day] 	 

7.00×10-2 	 

[ly/min] 	 

9.40×10-2 *2 	  [/day] 	 
5.19×10-2 	 
[/℃] 	 0.135 	 − 	 10.0 	 
− 	 10.0 	 
[/day] 	 
7.00×10-2 	 
[ly/min] 	 
both PS and PL 	 value 	 unit 	 
3.50×10-2 	 [/m] 	 

2.81×10-2 	 [µmolN/m] 	 

symbol 	 

1.00 	 

[molSi/molN] 	 

*1 ECOTOX(Jørgensen et al., 2000)より，*2 データがないのでPLのデータを使用	
その他はKishi et al. (2007)より，ただし窒素のセルクオタに関するパラメータは中田(1993)によるパラメータを引用し，ケイ素のセルクオタに関するものはSi/N = 1.0より窒素と同じ値を用いた。	

5. 実験の再現	

実験の再現 -­‐計算条件-­‐	condiSons	  of	  the	  calculaSons.	
タンク大 	 

タンク小 	 

水温 	 

タンク大における観測値 	 

タンク小における観測値 	 

日照量 	 

タンク大における観測値 	 

タンク大における観測値 	 

プランクトン濃度初期値 	 

無機栄養塩濃度初期値 	 

植物：タンク大におけるクロロ 植物：タンク大におけるクロロ
フィル計データの窒素換算値 	 
フィル計データの窒素換算値 	 
動物：10/14の採水による観測値 	  動物：10/14の採水による観測値 	 
10/14の採水による観測値 	 

10/14の採水による観測値 	 

有機物濃度初期値 	 

窒素：有機窒素濃度を懸濁態と溶 窒素：有機窒素濃度を懸濁態と溶存態に2分割して使用 	 
存態に2分割して使用 	 
ケイ素：窒素の[有機：無機]比を ケイ素：窒素の[有機：無機]比を用いて，無機ケイ素量から推算 	  用いて，無機ケイ素量から推算 	 

深層水投入の影響 	 

深層水投入時刻に，プランクトン濃度，有機物濃度を8割に減じ，無機栄養塩濃度については，タンク大における深層水投入後の観測値を使用 	 

初期値変更なしで 	 最後まで計算 	 

文献調査の結果 	 

文献調査の結果 	 

パラメータ 	 実験の再現 -­‐タンク大・パラメータ調整前-­‐	＜planktons	  in	  the	  larger	  tank＞	

(the	  lines	  of	  PS,	  PL,	  ZS	  and	  PS+PL	  	  are	  calculated,	  and	  the	  points	  of	  PS+PL	  and	  ZS	  are	  observed.)	

＜inorganic	  materials	  in	  the	  larger	  tank＞	

(the	  lines	  of	  NO3,	  NH4	  and	  Si(OH)4	  are	  calculated,	  and	  the	  points	  of	  them	  are	  observed.)	
NO3	

NH4	Si(OH)4	

NO3	

NH4	Si(OH)4	

パラメータの感度解析と調整結果	
• プランクトン濃度の変化に対する影響	  – Vmaxを大きく ⇒ プランクトン濃度が増加	  – kGppSを大きく ⇒ プランクトン濃度が増加，Vmaxよりも影響大，	  水温の違いによる差が拡大	  – Morを大きく ⇒ プランクトン濃度が減少	  – kMorを大きく ⇒ プランクトン濃度が減少，Morよりも影響大，	  水温の違いによる差が拡大	  • 無機栄養塩濃度，有機物濃度の変化に対する影響	  – VP2N0,	  VD2N0,	  VP2Si0を大きく ⇒ 無機栄養塩濃度増加，有機物濃度減少	  – KP2N,	  KD2N,	  KP2Siを大きく ⇒ 無機栄養塩濃度増加，有機物濃度減少，	  	  VP2N0,	  VD2N0,	  VP2Si0よりも影響小	  これらの結果を基に調整		

[/day]（前後比0.4倍），[/day]（前後比2.0倍），[/day]（前後比1.2倍），[/day]（前後比0.1倍），[/day]（前後比0.1倍）								（前後比1.7倍）（前後比1.6倍），（前後比1.4倍），[/day]（前後比0.1倍），

実験の再現 -­‐タンク大・パラメータ調整後-­‐	＜planktons	  in	  the	  larger	  tank＞	

(the	  lines	  of	  PS,	  PL,	  ZS	  and	  PS+PL	  	  are	  calculated,	  and	  the	  points	  of	  PS+PL	  and	  ZS	  are	  observed.)	

＜inorganic	  materials	  in	  the	  larger	  tank＞	

(the	  lines	  of	  NO3,	  NH4	  and	  Si(OH)4	  are	  calculated,	  and	  the	  points	  of	  them	  are	  observed.)	
NO3	NH4	Si(OH)4	

NO3	NH4	Si(OH)4	

実験結果に対する仮説とその検証	
＜by	  chlorophyll	  meter＞	
深層水を加える	

タンク大・小のプランクトン濃度の変化を比較	  深層水添加による栄養塩濃度の上昇にもかかわらず，プランクトン濃度はそれほど上昇していない。	  

＜仮説＞	
今回の実験では，植物プランクトンの光合成に対して，無機栄養塩濃度による制限がかかっていなかったと考えられる。	
では制限になっていたのは	  日照量？水温？	

＜by	  calculaSon＞	
深層水を加える	日照量・水温の変化に対する応答	
＜default＞	

＜3	  Smes	  light	  intensity＞	

＜1.3	  Smes	  temperature＞	

＜	  3	  Smes	  light	  intensity,	  1.3	  Smes	  temperature＞	

栄養塩濃度の変化に対する応答(1)	
＜default＞	

＜iniSal	  organic	  and	  inorganic	  materials	  1/3	  ＞	＜	  iniSal	  organic	  and	  inorganic	  materials	  1/2	  ＞	

栄養塩摂取に関する式	
(1)	
(2)	
GppNPSn	GppAPSn	(3)	

GppNPLn	GppAPLn	
(4)	
(5)	
(6)	

:	  PS	  Half	  saturaSon	  constant	  for	  Nitrate,	  Ammonium	:	  PL	  Half	  saturaSon	  constant	  for	  Nitrate,	  Ammonium	:	  PS	  and	  PL	  Ammonium	  InhibiSon	  Coeﬃcient	:	  PS	  Maximum	  Uptake	  rate	  for	  Nitrogen	:	  PL	  Maximum	  Uptake	  rate	  for	  Nitrogen	:	  PS	  Maximum	  Quota	  for	  Nitrogen	:	  PL	  Maximum	  Quota	  for	  Nitrogen	:	  PS	  Nitrogen	  Cell	  Quota	
:	  PL	  Nitrogen	  Cell	  Quota	

=	  PS	=	  PL	栄養塩濃度の変化に対する応答(2)	
＜default＞	

＜iniSal	  organic	  and	  inorganic	  materials	  1/2＞	

＜iniSal	  organic	  and	  inorganic	  materials	  1/3	  ＞	GppNPSn_L	GppAPSn_L	GppNPSn+GppAPSn_L	GppNPSn_S	

GppAPSn_S	GppNPSn+GppAPSn_L	6. 生態系モデルによる肥沃化効果の検討	

深層水の添加	
深層水の添加による影響は次の式(7)によって表現した。	  
Ci+1	  =	  (	  Ci	  V	  +	  Cd	  Vd	  )	  /	  (V	  +	  Vd)	  ここで， 	
Ci+1:	  次タイムステップのボックス内濃度(μmol/L)	  	  Ci:	  現在のボックス内濃度(μmol/L)	  	  Cd:	  深層水中の濃度(μmol/L)	  	V:	  計算ボックスの海水体積(L)	  	  Vd:	  加える深層水の体積(L/dt)	  	  である。ただし，dt は深層水を加える時間間隔	  	  実際の計算では，Vを1.0とし，VdをVに対する比で表現した。	

(7)	  深層水を1日1回加える場合の検討	＜default＞	

＜Vd =	  0.03	  [/day]の場合＞	
＜Vd =	  0.4	  [/day]の場合＞	

total	

• 深層水添加率0.4/dayの場合のPS濃度を見ると，1月から8月の期間においてほとんど存在しない。また，totalのプランクトン濃度をdefaultと比較すると，夏季にはdefaultより増加しているが，冬季はむしろ減少しており，年隔差が拡大している。	  
• 年隔差が拡大するだけでは，魚類の餌量が季節によって大きく変動することになり，食糧の安定供給の面では望ましくない。 	  
• 深層水添加率0.03/dayの場合には，ほとんどのプランクトン濃度が増加しており，肥沃化効果が認められる。	  
• 深層水を対象海域に与えすぎると，無機栄養塩濃度の上昇による植物プランクトンの光合成活発化の効果よりも，深層水による希釈の方が優越してしまうためと考えられる。	  深層水を加える時間間隔による差	
＜default＞	

＜1日に1回添加の場合＞	 ＜連続添加の場合＞	

total	

（どちらも1日に与える深層水のtotal量はVd =	  0.03/day）	

• 深層水を1日に1回，断続的に添加する場合(中央図)と，連続的に添加する場合(右図)を比較すると，1日に加えるtotalの深層水量としてはほとんど変わらないにもかかわらず，前者の方が高い肥沃化効果が認められる。	  
• 後者は夏季にはプランクトン濃度が増加しているが，冬季はdefaultより減少しており，年隔差が拡大している。 	  
• 深層水を連続的に与えると，植物プランクトンの光合成活発化の効果よりも，深層水による希釈の方が優越してしまうためと考えられる。	  
• 今回検証したものより肥沃化効果が高い時間間隔がある可能性もある。	

7. 物理モデルとの結合	物理モデル MEC-­‐NEST	＜ナビエ・ストークス式＞	

＜連続の式＞	

＜水温＞	

＜塩分濃度＞	

＜海水密度＞	

計算格子	
• 計算領域は10000	  m×10000	  m×400	  m	  • 500	  m×500	  m×(深度)の格子	  • 深度は表層ほど浅く，深層に行くほど深い。	  
• 図の点1において深層水を10t/hの割合で加える。	  
• 点1及び点2において水温，塩分，プランクトン濃度，無機栄養塩濃度，有機物濃度をモニタリング。	

12

計算条件	
• 気象条件として，大島における2009年8月から9月の気温，気圧，全天日射量，雲量，相対湿度，降水量を設定。	  
• 水温，塩分，無機栄養塩濃度，有機物濃度の境界条
件は，JODCのデータより深度ごとに設定。プランクトン濃度は深度100	  mまでは一定，それ以深では存在しない設定。	  
• 水温，塩分，プランクトン濃度，無機栄養塩濃度，有機物濃度の初期条件は，境界条件と同じ値を使用。	  
• 生態系モデルについては，結合前の生態系モデル内の設定と同様。	

計算結果 深層水を加えない場合	
[μmolN/L]	

＜格子1＞	

[μmolN/L]	

＜格子2＞	

計算結果 深層水を加えた場合	
[μmolN/L]	

＜格子1＞	

[μmolN/L]	

＜格子2＞	

8. 結論	結論(1)	
• 実験と文献調査，種の構成を考慮した生態系モデルによるシミュレーションにより，対象海域に存在するプランクトンのタンク内での増減を再現できた。	  
• 実験の再現によって，これらプランクトンの増殖に関するポイントを明らかにした。	  
– 今回の実験の条件下では，日照量は十分であり，光合成速度に対して制限にはなっていない。	  
– 水温の上昇は光合成速度を速めるが，同時に枯死速度も速めるため，プランクトン濃度の日隔差を拡大させるが，必ずしも全体量を上昇させるわけではない。	  
– 深層水の添加は，植物プランクトンの全窒素摂取速度に対するNO3
摂取速度とNH4摂取速度の関係の影響により，必ずしも植物プランクトンを増殖させるとは限らない。	

結論(2)	
• 深層水による肥沃化を行う場合，深層水の対象海域への添加率が高すぎると，無機栄養塩濃度の上昇による植物プランクトンの増殖効果よりも，深層水による希釈の影響が大きく現れる。	  
• 深層水を加える時間間隔が小さい場合も希釈効果が大きく，連続的に加える場合よりも1日に1回加える場合の方が，肥沃化効果が高い。	  今後の課題	
••••動物プランクトンの増減を詳細に再現できるようにすること。	  
ZLが表層に存在する季節に実験を行うこと。	  
実際の海域を物理モデルで計算できるようにすること。	  
物理・生態系結合モデルで，放水した深層水がどのような挙動をするのかを考慮に入れて評価すること。	  
• 深層水の密度調整等の効果を，そのまま深層水を放水する場合と比べて評価すること。	  

これらの課題を克服することで，より正確な検証が可能となる。 	

ご清聴ありがとうございました