ＩＳＳＮ１３４６－７８４０

港湾空港技術研究所
資料
TECHNICAL NOTEOFTHE PORT AND AIRPORT RESEARCH INSTITUTE

No.1309

September 2015

港湾におけるブルーカーボン（CO2 吸収と炭素隔離）の計測手法のガイドライン

所
立樹
渡辺 謙太
田多 一史
桑江朝比呂

国立研究開発法人

港湾空港技術研究所

National Research and Development Agency,

Port and Airport Research Institute, Japan目

次旨 ························································································································

3

1. 序論 ··························································································································

4

1.1

ブルーカーボン研究の背景 ····················································································

4

1.2

本資料の目的 ·······································································································

5

2. 参照レベル ··················································································································

6

要

3. 対象面積の時系列変化の計測手法 ·················································································

83.1

現地測量調査 ·······································································································

8

3.2

リモートセンシング ································································································ 83.3

計測に係る比較項目ごとの関係性 ············································································· 9

4. 大気中CO2交換量の計測手法 ························································································· 11
4.1

バルク法 ············································································································· 11

4.2

チャンバー法 ······································································································· 12

4.3

渦相関法 ············································································································· 13

4.4計測に係る比較項目ごとの関係性 ··········································································· 14

5. 生物内炭素量の計測手法 ······························································································ 16
5.1

現地調査 ············································································································· 16

5.2

リモートセンシングとの複合的手法 ········································································ 175.3

計測に係る比較項目ごとの関係性 ··········································································· 18

6. 堆積物中炭素量の計測手法 ·························································································· 186.1

炭素貯留量の計測手法 ·························································································· 196.2

炭素貯留速度の計測手法（経年比較法） ································································· 226.3

炭素貯留速度の計測手法（年代測定法） ································································· 23

6.4

計測に係る比較項目ごとの関係性 ··········································································· 24

7. 結論 ·························································································································· 24
謝辞 ······························································································································ 27
参考文献 ························································································································ 27
記号表 ··························································································································· 28-1-Guideline of Blue Carbon(CO2 absorption and Carbon Sequestration) Measurement Methodology
in Port Areas
Tatsuki TOKORO*
Kenta WATANABE*
Kazufumi TADA**
Tomohiro KUWAE***

Synopsis
Carbon sequestration by blue carbon (carbon captured by marine living organisms) in port areas
would generate benefits and social values. Futhermore, CO2 emissions due to port (coastal shallow
water) use changes are potentially obligated to be quantitatively reported if such projects areincluded in the national inventory in the next framework of the international climate change
initiatives after 2020. Therefore, development of the measurement methodology for CO2
emission/absorption and preparation of the guideline in terms of blue carbon are critical.
In this article, a blue carbon guideline is proposed. We focus on the measurement methods for (1)reference level, (2) project area, and (3) CO2 emission/absorption and carbon sequestration per unit
area (air-water CO2 exchanges and the carbon stocked in organisms and sediments) in port areas.
Data reliability, technical ease, and cost are chosen as the evaluation criteria in light of theimplemention and prevalence of the blue carbon initiatives as an option for the future climatechange mitigation.
Key Words: climate change, atmospheric CO2 exchange, carbon stocked in organisms, carbon
stocked in sediments* Researcher, Coastal and Estuarine Environment Field, Coastal and Estuarine Environment Research Group** Guest researcher, Coastal and Estuarine Environment Field, Coastal and Estuarine Environment Research Group*** Head, Coastal and Estuarine Environment Field, Coastal and Estuarine Environment Research Group
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5046
Fax：+81-46-841-1274-2-

e-mail:kuwae@ipc.pari.go.jp

港湾におけるブルーカーボン（CO2 吸収と炭素隔離）の計測手法のガイドライン
所

立樹*・渡辺

謙太*・田多要

一史**・桑江朝比呂***

旨

港湾環境事業において，CO2 や炭素を海洋中に隔離貯留する（ブルーカーボン）効果を新たな機能として導入することにより，便益の付与や社会的意義の向上が期待される．また，2020 年以降の新
たな国際的な法的枠組みのなかで，港湾や海岸事業に起因する当該生態系の炭素増減量も国別報告書に含めることが規定される場合には，炭素隔離量や CO2 吸収・排出量の変化を計測し報告する義務が生じることになる．よって，各港湾環境事業によるブルーカーボンによる CO2 吸収量や炭素隔離量の計測手法の確立と，そのガイドラインの作成は喫緊の課題である．
本資料では，下記の計測対象ごとに複数の計測手法を比較検討することで，港湾環境事業（海域）ごとに最適な手法を決定できるガイドラインを作成した．計測対象は，①参照レベル，②対象面積の時系列変化，③単位面積当たりの炭素フローとストック（大気中 CO2 交換量，生物内炭素量，堆積物
中炭素量）とした．評価項目としては，技術的な観点ではデータの信頼性が重要であるのに対し，ブルーカーボン事業の普及や CO2 排出量緩和への対応を考慮した場合，計測手法の簡易さやコストが重要な要素となる．そのため，本資料ではデータの信頼性，簡易さ，そしてコストを主な評価項目とした．
キーワード：気候変動，大気中 CO2 交換量，生物内炭素量，堆積物中炭素量* 沿岸環境研究領域沿岸環境研究チーム研究官** 沿岸環境研究領域沿岸環境研究チーム客員研究員*** 沿岸環境研究領域沿岸環境研究チームリーダー〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 港湾空港技術研究所
電話：046-844-5046 Fax：046-841-1274
e-mail:kuwae@ipc.pari.go.jp-3-

1. 序論成は 2017 年まで自主的適用とすることで関心国の意見が一致した．2014 年 12 月にペルー・リマで開催された

1.1

UNFCCC の COP20 では沿岸域生態系に関する議論は主にブルーカーボン研究の背景

将来の気候変動による農業や漁業への悪影響，または

SBSTA41 で行われた．本会議では COP21 での争点となる

今後の気候災害の増加を抑制するため，CO2 をはじめとす

新枠組の議論に時間が割かれた．SBSTA41 でのブルーカ

る大気中の温室効果ガスの濃度上昇の抑制が喫緊の課題

ーボンに関する議論は，条項「研究と組織的観測」におとなっている．陸域の植生や海洋は人為起源の炭素の主

いて海洋および海洋酸性化に関する観測の計画的実行に要なプールとみなされており，例えば海洋には人為起源

積極的に取り組むよう求めたこと，条項「LULUCF」におで放出された CO2 の 3 分の 1 が毎年大気中から除かれて

いて，湿地の保全・再生を追加吸収源 CDM 活動の候補といると見積もられている 1)．

する議論があがったが，「植生回復」のみが候補となった

近年，炭素プールの一つとして，海洋生態系の光合成ことである．

などによって固定される炭素（ブルーカーボン）が注目

UNFCCC の本会議においてブルーカーボンに関する大されている ．特に，海草場や塩生湿地，マングローブときな進展は見られていないが，サイドイベントではさかいった沿岸域では難分解性有機物として長期間堆積物中んに議論がなされている．特に COP20 の際に注目されてに固定されるため，有効な気候変動対策として期待されいたのは「沿岸生態系（湿地・マングローブ）の保全・ている．既存の見積もりでは，堆積物中への有機態炭素

再生による適応策・緩和策の融合」であった．アメリカの堆積速度がブルーカーボンの蓄積速度と捉えられておやインドネシア，イギリスの科学学会がオーガナイザー

り，沿岸域で年間 1 億トン程度蓄積されていると見積もを務めたサイドイベントが開催され，実際に行われてい

られている

2)．

るプロジェクトの紹介がなされた．

これまでの国内の複数の海草場の調査から，年間を通2014 年には UNESCO から沿岸域のブルーカーボン（マじて大気中 CO2 の吸収源となりうることが示されている

ングローブ，塩性湿地，海草藻場）の計測ガイドライン

3-10)．しかしながら，これらの既往研究のように沿岸域系

12)が提案されるなど内における炭素フローを総合的に取り扱った例はほとんっている．現状では，SBSTA での議論を通じて各国（島どない．これは，沿岸域の炭素フローが陸域や生態系，

嶼国や熱帯諸国の関心が高い）がブルーカーボンの重要

大気との間で極めて複雑な相互関係の上に成り立ってい性を認識している状態である．各国の排出量インベント

る上に，正確な測定を行うための機器やノウハウが整備リに含めるかどうかの議論はまだ本格化していないが，されていないことが原因である．

SBSTA によって繰り返し求められている．来年の COP21，クレジット化へ向けた動きは始ま

ブルーカーボンに関する国際的な状況としては，2013

で合意を目指している新枠組に明言されるかどうかは今

11)が改定され，湿地の CO

後の議論次第である．インベントリとして計測する際の年に IPCC 湿地ガイドライン

2

吸排出量のインベントリ作成に関する方法論が示された．

技術的な面については IPCC 湿地ガイドラインなどで最湿地にはマングローブや干潟，ヨシ原を含むが藻場は含低限のレベルはまとめられている．しかし，サンゴ礁やまれていない．また 2013 年 10 月には SBSTA37（科学お海草・海藻藻場など沿岸域生態系へ一般化するには今後

よび技術の助言に関する補助機関）において提案されたも検証・技術開発が必要である．計測のガイドラインや「高炭素貯蔵の生態系に関するワークショップ」が開催

クレジット化の方法論など国際的な認証には至っていなされた．本ワークショップにおいて，沿岸域生態系によいが，実証プロジェクトベースでは REDD+（Reduction ofる CO2 吸収および気候変動緩和機能を SBSTA の議題に挙Emission from Deforestation and forest Degradation plus: 途

げるよう提案がなされた．

上国における森林減少と森林劣化からの排出量削減並び

このような背景のもと，2013 年 11 月にポーランド・ワに森林保全，持続可能な森林管理，森林炭素蓄積の増強）

ルシャワで気候変動枠組条約締約国会議（UNFCCC）のなども取り入れた先進的なものが進められている．今後

COP19 が 開 催 さ れ た ． こ れ に 付 随 し て 開 催 さ れ たは，2017 年以降に改正が予定される湿地ガイドラインに

SBSTA39 において，「土地利用、土地利用変化及び林業部

ついても，将来義務適用化されることを見据えた対応が門（Land Use, Land Use Change and Forestry：LULUCF）」

必要となる．

の条項について IPCC の湿地ガイドラインの導入に関す

ブルーカーボン調査研究の最終的なゴールは，港湾環

る議論がなされた．湿地ガイドラインに基づいた湿地（沿境事業（浚渫土砂を用いた干潟・浅場・アマモ場再生や，岸域生態系を含む）における吸排出量のインベントリ作

老朽化護岸の更新における生物共生型護岸化など）にお-4-いて，CO2 や炭素を海洋中に隔離貯留する（ブルーカーボ

参照レベルとは，対象エリアの保全や再生によって，ン）効果を新たな機能として導入することにより，便益どれだけ「追加的に」CO2 を吸収し炭素を蓄積したかを推（ベネフィット）を付与させ，社会的意義を向上させ，定するために必要となる，保全や再生がされない場合（ベもって港湾環境事業を促進させることにある．ここでいース）の吸収・排出量のことである．実際には，保全やう便益とは，経済的インセンティブ全般のことを指し，再生事業前の当該地における吸収排出量の時系列トレン

具体的な経済的インセンティブとしてはクレジット（市ドや，近隣の対照区との差分で求められる．
本資料では，対象面積の時系列変化および面積当たり場取引）や基金といった収入がある．
大気中の CO2 を港湾環境事業によって海中に隔離貯留の炭素蓄積量・CO2 吸収排出量の時系列変化の計測手法開し，気候変動緩和に寄与させるためには，以下の３つの発に重点を置いている．その理由は，対象面積や面積当アプローチを取ることができる．

たり蓄積量・吸収排出量の計測が技術的に確立すれば，



対象面積の新規創出（炭素プールや CO2 吸収源の創

その手法を援用して参照レベルが計測可能となるからで出）

ある．時系列トレンドや対照区をどのように設定するか

対象生態系の保全や修復による，対象面積の減少抑という課題は依然として残るものの，この残される課題

制は科学技術的というよりは社会政策的な課題となり，技対象環境や対象生態系の管理の改善（単位面積当た術的な調査研究課題からは距離があるとの判断である．



り炭素蓄積速度や CO2 吸収排出速度の向上）

対象面積や面積当たり蓄積量・吸収排出量の計測につ便益や社会的意義について国内外から信認を得るため

いては，科学技術的な要件であることから IPCC のガイドには，ブルーカーボンを科学的に，客観的に，そして定ラインに準拠した手法となる．既に提案されているブル

量的に計測すること（国際条約で導入されている原則でーカーボンの計測マニュアルでは，国内の沿岸域のスケある MRV，Measurement 計測, Reporting 報告, Verificationールや対象水域に合っていない内容を含むものがあるた

検証の３つのうち，計測に相当）が必須となる．また， ダめ，国内の港湾環境事業に則したマニュアルの作成の意

ーバン合意による 2020 年以降の新たな法的枠組みのなか義は大きいと考えられる．

で，港湾や海岸における炭素増減量も国別報告書（２）対象となる測定手法と評価項目（National Communication）のインベントリに含むことが炭素蓄積量の計測手法案について，以下に示す．まず，規定されるのであれば，大気中 CO2 の除去や排出抑制に測定すべき炭素プールを整理する．浅水域には，次の５寄与する上記の港湾環境事業に加え，開発事業等によるつの炭素蓄積形態（炭素プール）が存在する（図-1.1）；

炭素蓄積量減少や CO2 排出も MRV の原則に沿って計測す

溶存無機炭素，生物内炭素（有機物が主体，サンゴの場る義務が生じることになる．

合は無機物），難分解性有機物，無機炭酸塩（貝殻など），堆積物中炭素（有機物が主体）．この５つのプールは，す1.2

べて大気中の CO2 の隔離貯留と関連するが，隔離貯留の

本資料の目的以上を踏まえ，本資料では，各港湾環境事業による CO2

安定性（大気 CO2 への回帰のしにくさ）はまちまちであ

吸収・排出量の計測手法を確立し，そのガイドラインをる．また，各炭素プールの増加が，大気中 CO2 の低下に提示することを目的とする．ガイドラインの構成は下記寄与するわけではないことに留意する必要がある．例えの項目に沿って整理する．

ば，無機炭酸塩が生成（石灰化，貝類やサンゴの増殖な（１）計測の要件

ど）されると，化学量論的に CO2 も生成される（主に水本資料では，近い将来国内外で設定されるであろうブ

中の無機炭素が基質となり，およそ半分が無機炭酸塩，

ルーカーボンの計測に求められる要件として，現在の森

残りの半分が CO2 となる）ため，無機炭酸塩の炭素プー

林保全や再生における経済的インセンティブ付与で要件ルの増加は，大気への CO2 排出を促進する作用を持つ．

となっている以下の項目と同様になることを予想し議論

隔離貯留の安定性が高いと考えられるのは，堆積物中をすすめる．すなわち，必須となると予想される計測項への有機物の蓄積（有機物の分解が遅く，埋没過程との目として相乗効果で水中や大気への CO2 の回帰が相対的に少な

１．参照レベルい），海水中への難分解性有機物の蓄積（分解速度がきわ

２．対象面積の時系列変化

めて遅い）の２つである．海水中無機炭素は，プール量

３．面積当たりの CO2 吸排出量の時系列変化

そのものはもっとも多いが，pH の変化により容易に CO2を前提とする．

を生成するため，隔離貯留の安定性は低い．生物体内炭-5-素量となる海域を示す．
これらは，それぞれ対象水域の空間スケールや生態系

大気中CO2交換が異なる．評価項目としては，研究の観点では精度や対応可能な空間・時間スケールが挙げられる．一方，ブルーカーボン事業の普及や CO2 排出量緩和への対応を考慮

溶存態無機炭素した場合，計測手法の簡易さや低コストであることも重要な要素となる．これらを考慮し，下記を評価項目とし

代謝活動*て，上記対象事業（海域）ごとに整理をした．
A．データの信頼性
B．測定範囲生物内炭素C．測定継続時間死亡
難分解性有機物

D．計測の簡易さ
E．データ数／コスト

無機炭酸塩

データの信頼性は，その測定結果が対象項目の解析においてどれだけ信頼性があるかという指標である．具体堆積

的には測定対象ごとに異なり，時間・空間分解能や測定

堆積物中炭素精度（データのばらつきの小ささ）が該当する．測定範
囲・測定継続時間は，その計測手法においてどれだけの図-1.1

沿岸生態系のブルーカーボンフロー ．*光合

範囲や期間をカバーできるのかという項目である．基本

成，呼吸・分解，石灰化反応など的に測定範囲が広い手法は空間分解能が悪くなる傾向にあるが，それらの点については対象事業（海域）ごとに

素は，プール量が増殖や死亡・枯死によって時空間的に個別に説明する．計測の簡易さは，その計測手法の取り激しく変動するため，やはり隔離貯留の安定性は低い．

扱いに要求される知識や経験の程度の指標である．具体

隔離貯留の安定性の視点と同様に重要なのが，隔離貯的には，専門知識がなくても，適切なマニュアルがあれ

留の速度の視点である．速度と安定性とには，基本的にば，計測に必要な基礎データの取得（サンプリング，測二律背反の関係がある，生物体内のプールや水中無機炭量など）が可能な方法を簡易とする．また，測定測器の素は，安定性は低いが変化速度は速い．

価格（イニシャルコスト）も評価に含める．データ数／

本報告では，上記特徴と国内の港湾周辺の環境を考慮

コストは，同じコストでどれだけのデータ数を得られる

して，上記の炭素プールのうち堆積物中炭素と生物内炭のか評価した指標であり，ランニングコストに該当する．

素が最も効率的な隔離貯留が期待できると判断し，これなお，計測手法の時間的コスト（1つのデータを得るのに，らを測定対象とした．また，上記炭素プールには含まれどれだけ時間が必要か）については，本資料では考察しないが，大気中の CO2 交換量は気候変動緩和の観点からない．

もっとも直接的な評価指標となりうるため，これも測定

2. 参照レベル対象とした．
これらの測定手法については，それぞれに複数の手法を提案することができる．これらは，下記で示す対象環

参照レベルとは，ある環境保全・再生事業によって，境事業（海域）ごとに運用が困難であったり不可能であ

対象エリアが追加的に吸収・蓄積した CO2 の量を推定すったりするため，それぞれのケースで最適な手法を選択るために必要となる，保全や再生がされない場合（ベーする必要がある．潜在的な対象事業（海域）としては空ス）の吸収・排出量である．国際的な環境事業の経済的間スケールが狭い順に，下記が挙げられる．

インセンティブなどの定量的な評価（例：REDD+）のた①

生物共生型護岸

めに，環境事業が行われている状態での CO2 吸収・蓄積②

海草藻場ならびに干潟の保全・再生量（実測値）と参照レベルとの差分が用いられている．

③

サンゴ礁など遠隔離島の保全

したがって，本報告における計測手法評価を IPCC ガイド④

内湾の環境保全*

ラインに準じた形式にするためには，参照レベルの概念*ここでは，水深が深く植物プランクトンが主な生物内炭を導入する必要がある．

-6-

参照レベル

事業開始

CO2削減量

CO2削減量

便益

時間

便益

事業開始

時間

CO2削減量

CO2削減量

便益

事業開始

図-2.1

時間

便益

事業開始

時間

参照レベルと便益の関係性（文献 13 を改変）．事業開始後の参照レベルと現行の値との差分（図中の黒の箇所）が便益として計上できる．
ルまで回復してはいないが，参照レベルとの比較により

図-2.1 は，参照レベルの時系列変化別に想定される４便益を計上できる．

つのシナリオの例示である．左上の図は参照レベルが一定の区域で CO2 吸収・蓄積量を増加させたケースを示す．

参照レベルを算出するための技術的な要件は，次章以海草場の場合，CO2 に対して中立な植生（面積が一定，大降で解説する対象面積や面積当たりの炭素蓄積量や CO2

気との CO2 吸収・放出が釣り合っている，炭素の堆積が吸収排出量の時系列変化の計測手法に準ずる．しかしな

ほぼ確認されない，など）において，面積や光合成速度，

がら，環境事業が開始した後の時系列変動を予測するた炭素堆積速度などを増加させた場合が例として挙げられめには，環境事業開始前の海域か対照区となる海域で計

る．左下は参照レベルの増加している区域で CO2 吸収・測する必要がある．

蓄積量をさらに増加させたケースである．事業前から CO2

事業開始前の対象海域の計測結果を使う場合，開始後の吸収が確認されている海草場の面積や単位面積当たりの参照レベルを決定するためにその水域の時系列トレンの CO2 吸収量をさらに増加させた場合に該当する．右上ドを推定する必要がある．もっとも単純な推定方法は，は参照レベルが減少傾向の区域を環境事業によって吸事業前の測定結果の値を不変と仮定して（図-2.1 の左上

収・蓄積量が増加傾向になるまで回復させたケースで，のケース），事業開始後の測定結果との差分を便益として減少や劣化が進行している海草場の面積を拡大したり，計上する方法である．この方法が有効なのは，対象水域

CO2 吸収量を増加させたりした場合が例として挙げられが極めて安定している場所か，計測手法の結果が長い時る．右下は参照レベルの低減を緩和させたケースである．

間スケールを持つ場合（堆積物中炭素の計測手法）であ

海草場の減少・劣化の程度を軽減した場合に該当する．

る．より高い精度で参照レベルを決定するためには，事このケースでは，CO2 吸収・蓄積量を事業開始時点のレベ

業開始前の数年以上の継続調査から時系列トレンドを推-7-測するための環境モデルを構築する必要がある．なお，
既に事業が開始した時点で事業開始前のデータを得るた
めには，過去の計測データなどを検索する必要がある．
この場合，参照レベルの推定に必要なデータが得られるとは限らないという問題点がある．事業開始前の対象海域の代わりに対照区となる海域の計測結果を参照レベルとすることもできる．例えば，ある海域の海草藻場造成事業の評価をする場合，近隣の造成していない水域の測定結果を参照レベルとして，便益を計上することができる．この方法の利点として，モデルやトレンドなどの予測値ではなく，実際の計測値を参照レベルとして用いる
写真-1

ことができる点が挙げられる．したがって，比較サイト

潜水作業による海草藻場の面積測量の様子を適切に選択されていれば，最も高い精度で参照レベルを決定できる．ただし，調査後の継続的な調査が必要でステムを用いた目視観察で植生の分布図を作成し，対象植あるため，コスト面では時系列トレンドを使う方法と比生の分布面積（ha）を推定する．現地測量調査は多大な人

較した場合との優劣は対照区の空間スケールや環境モデ的コストを要するため，広域での適用には限界がある．しルの質に依る．

かしながら，ある程度狭い範囲であれば，植生面積に関する情報を最も詳細に得ることができる．

時系列トレンドと対照区を使う方法の選択基準は，対象海域よりは，環境事業の空間スケールに依るところが大きい．環境事業の空間スケールが大きくなるほど，対

3.2

リモートセンシング

照区の選定が困難となるため，結果的に時系列トレンド

リモートセンシングは，空中から撮影した画像をもとを使うことになる．対照区を選定できる状況であれば，に植生の面積を解析する手法である．画像には大きく分そちらを使うほうが精度・コスト面で有利であるが，対けて衛星写真と空中写真に分けられる．衛星写真は，照区が対象海域の正確な代替海域となっている環境かど

Passive data と Active data の 2 種類がある．前者は，太陽うか精査が必要である．検討項目としては，地形条件（水

光か熱の反射を測定したもので，比較的安価で解析が容

深，潮汐，外洋に対して閉鎖的か開放的か）や水質（水易である反面，日射角度や雲の影響を受けるデメリット

温，塩分，クロロフィル a 濃度など），植生の分類や総バがある．後者は，特定のパルス放射し，その反射の減衰

イオマス量などが挙げられる．

過程などを測定する手法である．パルスの設定次第でPassive data では捉えられないデータを得られる反面，高3. 対象面積の時系列変化の計測手法

価で解釈が困難になる問題がある．
また，データ解像度もデータソース別に様々で，解像度

対象海域の面積計測は対象海域全体の炭素貯留量やが高いほど詳細な解析ができるが，コストやデータ解釈に

CO2 吸収排出速度を見積もる際に必須の項目である．対象

要するリソースも大きくなる．衛星画像による分解能は数海域の植生や規模に応じて適用する手法は異なる．必要m～数十 m 程度であるため，比較的規模の小さな「直立護とされる精度は 10 %程度と推測される．本章では，対象

岸」，「生物共生型護岸」，「小規模な藻場・干潟」等には適面積の計測手法として，現地測量調査とリモートセンシ

さない．画像データから対象海域の面積を解析する手法とングの２つを検討する．

しては，単純に目視で植生範囲を推定するものから，画像の色調を統計的に解析してより正確に面積を推定する方

3.1

現地測量調査法まである（図-3.1）．得ることができるデータの量と精

現地測量調査は比較的規模の小さな「生物共生型護岸」，
小規模な「海草藻場・干潟」等に適用される．護岸では度は，解析元となる写真データの質と解析者の技術に依存する．

生物が固着している護岸の延長距離を地上から測量する．

現在入手可能な衛星写真の代表的なものとして，Landsat

海草藻場・海藻藻場など水中に没している植生の面積をや WorldView-2 などが挙げられる．ただし，対象水域のデ測量する際は，複数のダイバー（通常はプロダイバーをータを得るためにはこれらの衛星が水域の上空にあるタ

雇用する）の潜水作業を伴う（写真-1）． GPS の測位シイミングでなくてはならないため，利用者の希望する時期

-8-

N

1 km
被度（％）
0
1 - 2021 - 40
41 - 60
61 - 80
81 - 100

水深（T.P.）：0 m：0.5 m：1.0 m：1.5 m
：3.0 m
：5.0 m

図-3.1 リモートセンシングによる海草藻場（北海報道風蓮湖）の面積の計測例（文献 14 を改変）
．丸印の箇所は雲または雲の陰のため，「被度 0%」と判定されているが実際には藻場がある．なお，水深のデータは測深図から読み取ったもの．
に得ることは難しい．衛星写真の金額はまちまちであり，

3.3

web 上から無料で手に入れられるものもあれば，1 枚 50

図-3.2に比較項目ごとの関係性を示した概念図，表

万円程度のものもある．基本的に高額であるほど空間分-3.1に対象事業（海域）ごとの各計測手法の適用性につ解能が高く，赤外線などを含むスペクトルデータを持つ

いてまとめる．

ため植生の分類が可能になるなど，得られるデータの質

計測に係る比較項目ごとの関係性

現地測量調査は，信頼性（空間分解能）は最も高く，と量は向上する．

比較的簡易な手法であるが，データ取得数／コストが悪

空中写真は，空中から対象水域を撮影して得られる画

く，広域ではコスト面で不利になるという評価となった．

像である．気球や航空機を使って，使用者の任意のタイ

一方，リモートセンシングは，空間分解能が低いが，広ミングで写真データを得ることができる．しかしながら，域ではコスト面で有利で広域向けという評価である．衛写真の周辺にゆがみが生じるなど，衛星写真と比べると

星写真と空中写真との比較では，信頼性では衛星写真，解析に使用できるデータに限度があり，現状では植生面

簡易さでは空中写真の方が優れている．なお，空間分解

積を大雑把に把握できる程度である．なお空中写真の 1

能の問題から，生物共生型護岸のような狭いスケールに枚当たりの価格は，実質無料（自前で気球などを使ったは適用できないとした．リモートセンシングは信頼性・場合）から，数十万円以上（航空機のチャーターなど）

簡易さ共に，将来の技術開発で向上する見込みがある．

と様々である．

なお，内湾では地図で面積を算出する方法が最も簡易「内湾」は水深が深く（干潟や海草海藻藻場を含まなで信頼性の高い方法であるため，地図測量を最良の手法い），大阪湾や東京湾などの海域を想定しているため，国とした．

土地理院の地図等から算定するのが望ましい．

-9-

多

広

RS
(衛星)

FS

少
難

計測の簡易さ高狭易FS

データ取得数/コスト

広

RS
(衛星)
RS
(空中)

多

RS
(衛星)

測定範囲
（空間スケール）FS

データの信頼性

RS
(空中)

少

低

RS
(空中)

FS

狭
難

広

計測の簡易さ易多FS

計測の簡易さ高RS(空中)データ取得数/コスト

測定範囲（空間スケール）

RS
(空中)

難

データの信頼性

低

RS
(衛星)

狭

図-3.2

RS
(衛星)

測定範囲
（空間スケール）

データ取得数/コスト

RS
(空中)

RS
(衛星)

FS

少
易

データの信頼性

低高

対象面積の計測手法の比較項目ごとの関係性．図中の「データの信頼性」は，空間分解能（どれだけ細密なデータが得られるか）を示す．その他の項目については，1.2節を参照．図中の矢印は将来の技術開発によって見込まれる改良の方向性．図中の「FS」・「RS」は，それぞれ現地測量調査・リモートセンシングの略語である．なお，図中のプロットは相対的なものであり，コストなどを定量的に評価しているものではない．
表-3.1
対象事業（海域）
空間スケール
計
現地測量調査
測
リモート
手
センシング
法
（衛星写真）
の
適
リモート
用
センシング
性
（空中写真）

対象面積の計測手法の対象事業（海域）ごとの適用性

生物共生型護岸
狭適不適（解像度不足）不適（解像度不足）海草藻場・干潟

遠隔離島

内湾
広

やや適
（コスト高）
適
（小規模：
やや不適）
適
（小規模：
やや不適）

- 10 -

不適（コスト高）

地図等から計測

適地図等から計測

適地図等から計測4. 大気中CO2交換量の計測手法
大気中CO2交換量に係る計測手法について，各計測手法の種類と特性を考慮し，想定される対象海域に適した手法を提示する．要求される精度は0.1 µmol/m2/s以下で，計測手法は下記のバルク法，フローティングチャンバー法，
そして渦相関法が挙げられる．
4.1

バルク法

バルク法は，大気と海水間のCO2分圧差と交換速度と呼ばれる海水面上の風速などによって経験的に決定される係数を用いてCO2フラックスを算出する方法である．大気-海水間のCO2フラックスの測定手法としては最も良く使

写真-2

ガス透過膜式平衡器（写真の機器のサイズは30 cm×30 cm×50 cm 程度）

われている手法であり，現在，外洋によるCO2吸収速度もこの手法で算出されている．ただし，交換速度の経験式
は，主に外洋や十分に広い湖などの測定結果に基づいたものであり，水深や地理条件が多様な浅海域で適用可能かについては，議論の余地がある15-17)．
バルク法の計算式は，式（4.1）に示すとおりである．

F  kS  fCO2water  fCO2air （4.1）

fCO2water と fCO2air は，それぞれ海水中と大気中の CO2 分
圧 （ µatm ） で あ る ． 海 水 に 対 す る CO2 の 溶 解 度 S（mol/m3/atm）は，水温と塩分の既存の経験式から算出される．交換速度 k（cm/hour）は，一般的に風速をパラメータとした経験式から決定される．
式（4.2）は，交換速度の経験式の一例である 17)．

 Sc 
k  0.39  U10 2   660 写真-3

水中 CO2 分圧用サンプルの採取の様子

出する 24)．専用の測器については，沿岸域のような浅い

0.5

水域では非分散赤外線吸収法（NDIR）を使う手法が一般（4.2）

的である．NDIR は海水を直接扱うことができないため，
ガス透過膜などの平衡器を併用する必要がある（写真-2）．

U10 は，水面から 10 m の高さの風速で，現場の風速計やアメダスの観測データを高度補正

これらの測器の精度は，0.01 µatm 程度で，価格帯は数十19)して計算する．高度～数百万円程度である．

補正のためには，地表面粗度を決定する必要があり，ア

平衡計算から算出する手法は大きく分けて下記の 2 種

メダスのデータに関しては文献値 20-22)を使用できる．Sc類が挙げられる．①採水サンプルから，滴定法で全アルはシュミット数と呼ばれる無次元数で，水温と塩分の経

カリ度（TA）と溶存無機炭素（DIC）を測定し，それら

験式から算出される23)．

から算出する方法．250 ml の採水ビン（例：Duran® Schott式（4.1）における海水中と大気中の CO2 分圧は次のと社製）でサンプルを採取した後，200 μl の塩化第二水銀をおりに求める．

添加して保存する方法が推奨される（写真-3）．滴定では，（１）海水中 CO2 分圧（fCO2water）

酸化還元電位と塩酸の添加量を GlanPlot と呼ばれる非線

海水中 CO2 分圧は，専用の測器による自動計測，又は形式に近似させることで TA と DIC を得ることができる

３つの炭酸系成分（DIC: 溶存無機炭酸濃度，TA: 全アル

24)．
市販の測器の測定精度は 1 µmol/kg 以下である．
また，

カリ度，pH）のうちの２つの値から平衡計算によって算TA もしくは DIC のみを測定する手法（オープンセル法- 11 -23））と pH の組み合わせから算出することも可能である．

この手法では，市販の pH 計（例：HACH 社：HQ40d）で連続データを採ることができるため，分析手法を部分的に簡略化することができる．ただし，pH の精度について
は 0.001 以下という高い水準が要求される．採水作業の委
託費の目安は，1 回の測定（10 サンプル程度を想定）当たり数十万程度である．採水試料の分析には，測器（例：
ATT-05，紀本電子製，100 万円程度）を購入する必要があ
る．②塩分と pH から算出する方法．TA を増減させる石
灰化・溶解反応が顕著な海域（サンゴ礁など）を例外として，塩分と TA の間には高い相関関係がある．したがって，塩分と比較的直接測定が簡単な pH の組み合わせから，
CO2 分圧を算出することが可能である．これらの２つの方

写真-4

別体式フローティングチャンバー装置（写真の機器のサイズは 50 cm×50 cm×20 cm 程度）法のうち，前者は高い精度で算出が可能な反面，現場での採水と特殊な機器を要するというデメリットを持つ．
後者は塩分計と pH 計を設置すれば自動的に長期間のデータを得ることができる反面，塩分と TA の関係式を個別に算出する必要性や計算上の精度が悪いといった問題点がある．必要な精度や耐久性を持つ水温塩分計（精度：0.01 以下，数十万程度）や pH 計（精度：0.001 以下，百万円程度）を購入する必要がある．
（２）大気中 CO2 分圧（fCO2air）
前述の CO2 濃度計は，大気中の CO2 濃度を直接測定が可能である．または，国立環境研究所の観測データ（http://db.cger.nies.go.jp/gem/ja/ground/より，落石・波照間の観測データを入手可能），もしくは妥当と考えられる
推定値（400 µatm）を用いることができる．
写真-5
4.2

一体式フローティングチャンバー装置．リエージュ大学の HP より

チャンバー法チャンバー法は大別して，水面で使用するフローティ
ングチャンバー法と堆積物上で使用する底生系チャンバ
ー法の 2 種類がある．
フローティングチャンバー法は，水面に浮かべた中空の箱状の装置内部の CO2 濃度変動を連続的に測定することで，CO2 フラックスを決定する手法である．大気-海水間 CO2 フラックスを簡易な手法で直接測定できる利点がある．なお，この手法は，水面に物理的な影響を与える
ため妥当性に関して様々な議論がなされているが，既存の研究 25)において静穏な環境では測定結果が妥当なものであるとされている．欠点としては，大気中の CO2 分圧
写真-6を連続計測可能な機器を必要とする点（前述のバルク法

底生系チャンバー装置（LI-COR8100A）．

における NDIR），無人計測が困難であり，長期・広域測

LI-COR 社の HP より（写真の右側の機器のサイズは 30

定に向かない点，そして構造上装置が転倒するような条

cm×40 cm×20 cm 程度）

件（荒天時・外洋域）では使用できない点が挙げられる．
本測定装置の市販品は確認されておらず，研究機関ご- 12 -

とに設計したものが使われている．それらの例として，
CO2 濃度計と別体式のタイプ（写真-4）と小型ブイと一体式のタイプ（写真-5）を挙げる．なお，この手法では測定中の装置内部の圧力変動により，内部の CO2 濃度の測定に誤差が生じることが指摘されており，内部圧力バッ
ファーや装置内部に補正用の圧力センサーの設置が推奨される．CO2 濃度計はバルク法の直接測定で使う機器と同じものが使える（数十～数百万円程度）．チャンバー装置
自体は別体式では数十万程度（写真-4）で制作可能である．一体式の価格は数百万程度と予想される．
底生系チャンバー法は，原理自体はフローティングチ
写真-7

ャンバー法と同様であるが，水面に浮かべるのではなく，海草藻場における渦相関装置設置の様子．上

堆積物上に設置して使用する 26, 27)．測定の対象となるのの写真は測定装置の外観（LI-7500A CO2 濃度計, CSAT-3 3

は，前述の方法と異なり，大気と堆積物間の CO2 交換量

次元風速計）．測器は水面から 3-4 m の高さに設置．

である．計測手法としてはこちらが先行しており，市販品が存在する（例：LI-8100A，LI-COR 社製，写真-6）．

水蒸気のモル比率，ρd，ρv はそれぞれ乾燥空気密度と水蒸

価格は 350 万程度である．

気密度（μmol/m3）である．Ta は大気中の温度（K）であ
る．

4.3

渦相関法

渦相関法で使用する主な機器は，専用設計となる高速

渦相関法とは，乱流によって輸送される物質やエネル測定が可能な CO2 濃度計（例：LI-7500A，LI-COR 社製）

28)．

と 3 次元超音波風速計（例：CSAT-3，Campbell 社製）でギー量（ガス・熱など）を直接測定する手法である

無人で長期間に広範囲の測定が可能であるため，これまある．CO2 濃度計は，測定セル部分が解放されているタイ

でに主に陸域の CO2 や水中 O2 フラックスの測定に広く使プ（オープンパス型）と密閉されているタイプ（クロー

われている．ただし，乱流成分や各データを高速で測定

ズドパスタイプ）がある．前者は霧や降雨等による欠測するため，高価な機材や精密な設置が要求される．渦相のデメリットがあるものの，直接大気中の CO2 濃度を測関法による CO2 フラックスは，式（4.3）で示される．

定するため計算式を単純化できるメリットがあり，近年の主流となっている．
沿岸域で使用する場合，設置高さは運用上数 m 程度と  T ' w'
F   c' w '  F1   c  v' w '  F1   c 1   v  a  F2
d
 d  Ta

なるが（写真-7），この場合の測定範囲は風上方向に数百m のオーダーになる．測定値はこの範囲の平均として計（4.3）

測されるため，これより狭い範囲では適用できない．
渦相関法の測器は非常に高額（一千万円程度）であり，

F は大気と海水間の CO2

フラックス（μmol/m2/s），F

1とまた運用のためにはプラットホームや電源の確保が必須

F2 は CO2 濃度計や 3 次元超音波風速計の設置距離やそれとなる（数十～数百万円）．また，1 か月に最低 1～2 回程ぞれの測定空間分解能による誤差を補正するための係数

度のメンテナンスが推奨される．メンテナンスの内容は，である 29)．式中の第一項は CO2 濃度 ρc（mol/m3）と鉛直

電源の確認やセンサー動作の確認が主となる．

風速 w（m/s）の共分散を示しており，見かけ上の CO2 のなお，渦相関法は大量のデータを扱うために，そのデ

鉛直フラックスを示している．式中の上バーとプライム

ータ品質管理が最大の課題となる．また，沿岸域の適用は，それぞれ測定時間中（通常 30 分間）の平均値と，測例が少ないため，独自の新たな品質管理手法の開発が必定値の平均からの差分を示す．大気中の CO2 濃度の場合，

要となる 28)．下記は，品質管理手法の開発例 30)である．

湿度や気温の変化による空気塊の体積の変化により，実品質管理の内容は主に CO2 濃度と風速の鉛直成分の測定

際は CO2 の移動が無い場合でも見かけ上の CO2 濃度変動

値の異常の除去と，CO2 フラックスには関係しない長期成が観測される．式中第 2 項と第 3 項は，それぞれ湿度と分除去のためのハイパスフィルター処理である．図-4.1

気温による空気塊の体積変化の影響を理論的に補正は，測定値の生データと今回開発した品質管理を行った（WPL 補正28））するものである．式中の μ は乾燥空気とデータの時系列変化を示す．生データ（図上段）では平- 13 -

Raw data

CO2 absorption/release (µmol/m2/s)

104

Absorption

103
102
101
100
10-1
10-2
10-3
10-4
104 0

CO2 absorption/release (µmol/m2/s)

Release40

After data80
management

120

160

120

160

Time (days)

103
102
101
100
10-1
10-2
10-3
10-4
0

40

80
Time (days)

図-4.1 渦相関法の品質管理例横軸は測定開始からの日数．縦軸は CO2 吸収量（青）・放出量（赤）の対数値．生データ（上段）に対し，品質管理を行うことで，ばらつきが小さくなっている（下段）．
均 2.0 μmol/m2/s の吸収で非常に大きなばらつきを持って間情報は限られるため，測定範囲・継続時間の評価は低いたのに対し，品質管理後（図下段）の吸収量は平均 0.2

い．広域では高コストになる傾向があるが，基本的にどμmol/m2/s へ修正され，絶対値が不自然に大きなデータをの海域でも使用できる手法である．測器による自動計測

除外することができた．今後の品質管理の課題としては，

は採水試料を用いる方法と比べて，より簡易で長い継続

ハイパスフィルターの設定と CO2 濃度などが急激に変化時間がある．ただし，採水試料からは，DICなどの関連すするような条件の測定データの妥当性の検証，バルク法

る副次的なデータを得ることができる利点がある．フロとの比較検討が挙げられる．

ーティングチャンバー法は，測定範囲・継続時間はバル
ク法と同程度である．また，バルク法ほど簡易ではない

4.4

計測に係る比較項目ごとの関係性

が，信頼性は最も高いと評価した．ただし，内湾のよう図-4.2に比較項目ごとの関係性を示した概念図，表な波の影響の強い海域では設置困難であることから適用-4.1に対象事業（海域）ごとの各計測手法の適用性につ外とした．渦相関法は，信頼性と簡易さが最も低い評価

いてまとめる．ただし，図は大気―海水間CO2交換量の計となったが，測定範囲と継続時間の評価が高く，データ

測手法を比較したものであるため，底生系チャンバー法

取得数／コストも最も優れているとした．ただし，測定は表記していない．

範囲の問題から生物共生型護岸のような狭いスケールにバルク法は，最も簡易・低コストで，中程度の信頼性は適用できないとした．また，データ品質管理手法の開を持つ手法である．反面，1回の測定で得られる空間・時

発により，信頼性を向上できる可能性が高いとした．

- 14 -

長

広

BK
(自動)
FC

短

BK
(採水)

計測の簡易さ難

測定範囲（空間スケール）

EC

測定継続時間（時間スケール）

EC

狭
易

FC
BK
(採水)

測定継続時間（時間スケール）

短

広

BK
(自動)

長

広
EC

測定範囲
（空間スケール）

測定範囲（空間スケール）

EC

FC
BK
(採水)

狭

計測の簡易さ

難

BK
(自動)

狭

易

BK
(採水)

BK
(自動)

少

データ取得数/コスト

EC

BK
(自動)
FC

少

BK
(採水)

計測の簡易さ

難

短
易

BK
(自動)
BK
FC
(採水)

データ取得数/コスト

少

高

多

長
EC
BK
(自動)

BK
(採水)

測定継続時間（時間スケール）

データの信頼性

FC

低

多

長
EC

測定継続時間（時間スケール）

データ取得数/コスト

多

FC

EC

BK
(自動)
BK
(採水)

短
計測の簡易さ

難

図-4.2

易

低

データの信頼性

大気中CO2交換量の計測手法の比較項目ごとの関係性（次ページに続く）- 15 -

FC

高

広

多

FC
BK
(採水)

狭

図-4.2

BK
(自動)

BK
(自動)
BK
(採水)

少

データの信頼性

低EC

データ取得数/コスト

測定範囲（空間スケール）

EC

高

FC

データの信頼性

低高大気中CO2交換量の計測手法の比較項目ごとの関係性（続き）．図中の「データの信頼性」は，精度（データのばらつきの小ささ）と理論的に推測される確度（真の値にどれだけ近いか）を示す．その他の項目については，1.2節を参照．
図中の矢印は，将来の技術開発によって見込まれる改良の方向性．図中の「BK」
・「FC」
・「EC」は，それぞれバルク法・フローティングチャンバー法・渦相関法の略語である．なお，図中のプロットは相対的なものであり，コストなどを定量的に評価しているものではない．
表-4.1

大気中CO2交換量の計測手法の対象事業（海域）ごとの適用性．*大気-堆積物間交換量対象事業（海域）
空間スケール

生物共生型護岸
狭

バルク法
計
測
手
法
の
適
用
性

フローティ
ングチャン
バー法
底生系チャ
ンバー法*
渦相関法

海草藻場・干潟

遠隔離島

内湾

適

やや適
（測定範囲不足）

やや適（測定範囲不足）

広やや適（測定範囲不足）

適やや適（測定範囲不足）

やや適（測定範囲不足）不適（機器設置困難）

適適やや適（測定範囲不足）適用外

不適（空間スケール狭小）

適不適（数 km2 以下の場
合）

適

適

大気-堆積物間CO2交換量の計測に適用できる手法は底それらの植生面積と植生密度を計測する必要がある．内生系チャンバー法と渦相関法である．上記の図表内での

湾での主な生産者は植物プランクトンで，単位面積当た

評価は，それぞれフローティングチャンバー法と海域にりのバイオマス量はクロロフィルa濃度（葉緑体に含まれおける渦相関法の評価に準じる．ただし，底生系チャンる色素）などの計測結果から推定する．それぞれに要求

バー法は市販品が存在するため，簡易さはフローティン

される精度は，植生の面積と同様に10 %以下とする．本

グチャンバー法よりやや高い評価になる．

章では，これらの値の計測手法として，現地調査とリモートセンシングによる画像解析およびそれらの複合的手5. 生物内炭素量の計測手法法について検討する．

生物内炭素量は堆積物炭素ストックに比べると小さい

5.1

現地調査

が，沿岸域の重要な炭素ストックであり，海水中の無機・現地調査による海草藻類のバイオマス計測は，複数のダ

有機体炭素のフローを知る上でも重要な構成要素である．

イバー（通常はプロダイバーを雇用する）の潜水作業を伴沿岸域において生物内炭素量の大部分を占めるのは基礎う．植生密度の測定では，コドラートと呼ばれる数十 cm ×

生産者である植物であるため，本報告でも主に植物の総数十 cm（サイズは対象生物のサイズによる）の正方形の量（バイオマス）の計測手法に着目して検討する．内湾

枠を水底に設置し，その枠内の生物全てを採取し，重量測を除いて対象となる生物は海底や基盤に繁茂する海草や定（湿重量・乾燥重量）と分類を行う（写真-8）．

海藻で，対象海域全体のバイオマスを算出するためには，また，採集する生物に応じて中空のパイプ型コアやボッ- 16 -

写真-8

コドラートの使用例
写真-11

植物プランクトン採取の様子

素量への換算係数により，面積あたりの生物炭素量（トン/ha）が計算される．植生の被度に応じて複数地点で面積あたりの生物炭素量を算出し，面積あたりの平均生物炭素量を計算する．これらの作業は，サンプル数や水域（特に深海域）次第では，多大な人的コストを要する．ここで得られた面積あたりの生物炭素量の空間的情報が詳細である
ほど，後述するリモートセンシングによるバイオマス推定の精度は向上する．
遠隔離島におけるサンゴ礁については，無機炭素（炭酸カルシウム）も生物内炭素量に含まれる．しかしながら，生きているサンゴの採取は砂利採取法などによる法的規
写真-9

ボックス型コアの使用例

制があるため，海草のようなサンプリングは困難である．
よって，潜水作業によりサンゴの被度種類，サイズなどから炭素量を計測する形になる．
内湾などの植物プランクトンがバイオマスとなる海域
では採水作業が主になるため，潜水作業と比べて人的エフ
ォートは低減される．よって，船舶などを使った移動採水
調査は内湾における最適なバイオマス調査の一つである（写真-11）．採水した試料中の植物プランクトン量から面積あたりの生物炭素量（トン/ha）を算出する．環境勾配（塩分など）を考慮して，複数地点で面積あたりの生物炭素量を算出し，面積あたりの平均生物炭素量を計算する．
このように計測した対象海域の面積（ha）と平均生物
炭素量（トン/ha）を乗ずることで，対象海域の生物内炭写真-10

写真-9 のボックス型コアによって採取さ素量を算出することができる．また，対象海域の生物内れた海草の様子

炭素を経年的に採取し，その差をモニタリングすることで，バイオマスへの炭素吸収量（フロー）を推定できる．

クス型コア，ふるいなどを用いる（写真-9）．海草の場合は地上部に加えて地下部（根，根茎）のバイオマスも非常5.2に重要で，地上部と地下部のバイオマスを別々に採取・計

リモートセンシングについて，3 章では空中から撮影し測する（写真-10）．こうして採取された生物の重量から炭た画像をもとに植生の面積を解析する手法を検討した．本- 17 -

リモートセンシングとの複合的手法

章では画像解析を利用した対象海域全体のバイオマス推画像データ定の手法について述べる．
画像については，植生の分類のための赤外線データを含

幾何学的補正むマルチバンド・スペクトル撮影が必要である．また，入手した衛星画像は平面情報のみであることから，水深や濁対象区域の切り出し（抽出）りなどの水面下の特性による影響や雲などの大気特性を排除することはできない．そこで GIS（地理情報システム）
を用いて，現地調査で得られたバイオマスの分布データを統合することにより，海域全体の詳細なバイオマス分布を

現地調査データ

推定することが可能である（図-5.1）．
こうして解析されたバイオマス分布から対象海域全体
画像解析（教師なしデータ）の総バイオマス炭素ストックを推定する．ただし，現地観測とリモートセンシングの統合によるバイオマス計測手法は世界的にも開発段階にあり 14)，得ることができるデー

図-5.1

画像解析
（教師ありデータ）

現地調査とリモートセンシングとの複合手

タの量と精度は元のデータの質と解析者の技術に依存す法に関するフローチャート（文献 14 を改変）．「教師ある．また，衛星写真の場合は，衛星が水域の上空にあるタりデータ」は現地調査データを含む解析結果で，生物イミングで，かつ晴天時でなくては十分な情報量の写真を

内炭素量データを含む．

取得できないため，利用者の希望する時期に得ることは難機態炭素の一部は生物・化学・物理的な分解を免れて大しい．
空中写真については，撮影者の望む時期にデータが入手

気中 CO2 から長期間隔離される．そのため大気中 CO2 のできるため，衛星写真では困難な，植生の総バイオマスの貯留プロセスとして極めて重要なものと認識されている．

季節変動解析への利用が期待される．ただし，マルチスペ

堆積物中炭素への大気中 CO2 吸収量は基本的に，堆積物

クトルカメラを搭載した空中写真の撮影の例がほとんど中の有機炭素量（貯留量）を測定して，計算される．
堆積物中炭素への炭素貯留量の計測に際して，その難ないため，今後の撮影技術の開発が必要である．
上記の画像を経年的に取得・解析することで，対象海域

易度・精度・範囲などに応じていくつかの手法が考えらの総バイオマス炭素ストックを経年比較し，バイオマスへれる．現在，国際的な炭素吸排出量評価の基準として提の炭素吸収量（フロー）を推定することができる．なお，

案されているものを表-6.1 に示す．いずれの計測手法に

衛星写真・空中写真のコストは，対象面積計測のためのリ

おいても対象海域の炭素貯留量は単位面積当たりの貯留

モートセンシング（3.2 節参照）に準ずる．

量と対象海域の面積の積として算出される．したがって，対象海域で吸収量が増えるということは１）面積あたり5.3の炭素貯留量が増加するか，２）対象植生の面積が拡大

計測に係る比較項目ごとの関係性することによって生じる．

図-5.2に比較項目ごとの関係性を示した概念図，表-5.1

国際基準（IPCC ガイドライン）で用いられている階層に対象事業（海域）ごとの各計測手法の適用性についてまである Tier 1 における沿岸生態系ごとの炭素貯留量デフ

とめる．

ォルト値は表-6.2 に示すとおりである．Tier 1 において，現地調査は最も簡易・低コストである．しかし，測定範
囲が狭く，広域になるほど信頼性（ここでは確度）が低下

例えば「1000 ha の海草場がある藻場造成事業においてする．リモートセンシングとの複合的手法，特に広域にお1200 ha に増加した」という事例を想定する．事業前の炭ける信頼性は向上するが，簡易さとコストは低い評価とな

素ストック量は 386000 トン，事業後の炭素ストック量はる．なお，分解能の問題から，空間スケールが小さい生物

463200 トンなので，事業による炭素吸収量は 77200 トン

共生型護岸にはリモートセンシングは適用外とした．

（二酸化炭素吸収量は 3.67 を乗じて 283324 トン）と算出される．このように Tier 1 による算出は対象海域の植生面

6. 堆積物中炭素の計測手法

積さえ推定できれば算出できるため比較的容易である．
しかしながら，表-6.2 で示したようにデフォルト値にはブルーカーボンとして吸収・固定された炭素の一部は，生物の枯死・沈降を経て堆積物中に埋没する．埋没した有大きな誤差が含まれており，計算された吸収量の不確実性は非常に大きい．

- 18 -

広

FS
+RS
(空中)
+RS
(衛星)

+RS
(空中)

FS

少

狭
難

計測の簡易さ

易

+RS
(空中)
FS

低
難

計測の簡易さデータの信頼性

高

多

+RS
(空中)

FS

狭
計測の簡易さFS

データ取得数/コスト

測定範囲（空間スケール）

FS

低

+RS
(衛星)

難

+RS
(空中)

狭
易

多

+RS
(空中)

測定範囲
（空間スケール）

データの信頼性

広

+RS
(衛星)

広

データ取得数/コスト

少

高

図-5.2

RS
(衛星)

測定範囲
（空間スケール）

データ取得数/コスト

多

+RS
(空中)
+RS
(衛星)

少
易

低

データの信頼性高

生物内炭素量の計測手法の比較項目ごとの関係性（続き）．図中の「データの信頼性」は，理論的に推測される確度（真の値にどれだけ近いか）．その他の項目については1.2節を参照．図中の矢印は，将来の技術開発によって見込まれる
改良の方向性．図中の「FS」・「+RS」は，それぞれ現地調査・現地調査とリモートセンシングとの複合手法の略語である．
なお，図中のプロットは相対的なものであり，コストなどを定量的に評価しているものではない．
Tier 2 では国別にデフォルト値を設定して運用するこしていく．本資料では，Tier 3 に該当する，各対象海域とになるが，より正確な吸収量を計算するためには多くの炭素貯留量を時系列的に計測する手法についてまとめの観測データが必要となる．しかし，日本のように海岸る堆積物中炭素は対象海域ごとの貯留量（ストック）の線延長が長く，緯度方向に多様な環境を有している国で測定と，その水域に貯留される速度（フロー）を測定すは必然的にデフォルト値の内包する誤差は大きくなる．

る手法がある．最終的なフローに要求される精度は 0.001

Tier 3は，下記に示す計測手法による実測値に該当する．

トン/ha 以下である．

対象海域ごとに炭素の貯留量を詳細に測定するため精度は最も高くなる．Tier 1，2のデフォルト値の基になるため，

6.1

Tier 3データを充実させることで，こちらの計算精度も向上

ここでは測定が比較的容易な炭素貯留量（ストック）- 19 -

炭素貯留量の計測手法

表-5.1
対象事業（海域）
空間スケール
計
測
手
法
の
適
用
性

生物内炭素量の計測手法の対象事業（海域）ごとの適用性

生物共生型護岸
狭

遠隔離島

内湾
広

適

やや不適
（精度低）

やや不適
（精度低）

やや不適
（精度低）

不適
（解像度不足）

やや適
（精度高，
コスト高）

やや適
（精度高，
コスト高）

やや適
（精度高，
コスト高）

不適
（解像度不足）

やや不適
（精度中，
コスト高）

やや不適
（精度中，
コスト高）

やや不適
（精度中，
コスト高）

現地調査
現地調査+
リモート
センシング
（衛星写真）
現地調査+
リモート
センシング
（空中写真）

海草藻場・干潟表-6.1 堆積物中への炭素吸排出量．計測手法の国際基準11), 12)．炭素貯留量は面積当たり（泥深 1 m）に堆積している炭素量を示す．
計測手法の階層

必要なデータ

備考

大きな計測誤差
対象海域の面積（ha）（±90%）
Tier 1（易） 炭素貯留量のデフォ
面積，植生情報だけ
ルト値（トン/ha）
で計算可
対象海域の面積（ha） Tier 1 より高精度
Tier 2（中） 炭素貯留量の国別デ 国 と し て デ ー タ を
フォルト値（トン/ha） 収集する必要
Tier 1，2 より高精度
対象海域の詳細な対象海域の面積（ha）
データを収集する
Tier 3（難） 炭素貯留量の計測値
必要．継続的現場観（トン/ha）
測や数値計算が必要．

写真-13

長尺コアの分割・分析試料採取

写真-14

短尺コアの採取・分析試料採取表-6.2 国際基準の Tier 1 における沿岸生態系ごとの炭素貯留量デフォルト値 12)
植生
タイプ

炭素貯留量
（トン/ha）

値の範囲（トン/ha）

CO2 換算（トン/ha）

海草場

386

55 ~ 1376

1415

255

16 ~ 623

935

塩性
湿地
マング
ローブ

108

10 ~ 829の計測手法について述べる．計測は対象海域の堆積物を採取して「有機炭素含有量」を計測し，面積あたりの炭素貯留量を計算する． 炭素貯留量を正確に定量するためには，堆積物コア（理想は表層から 1 m 深まで）を対象海域において複数採取し，以下の 3 項目を計測する．

396

１）泥深
２）乾燥泥密度３）有機炭素量（OC）
乾燥泥密度，有機炭素量（OC）は一般に地点間および泥深でばらつきが大きいため，対象海域のスケールが大きいほど複数試料を採取する必要がある（表-6.4 を参照）．
（１）堆積物コアの採取・分割

写真-12

堆積物の採取は柱状のコアにより実施する．対象海域

長尺コアによるサンプル採取の様子のスケールが大きく，環境勾配（淡水の流入や底質の変化）がある場所では，その環境勾配に沿って複数地点で- 20 -

写真-15

泥試料の体積を定量する方法 12)．シリンジで元素分析計（Thermo Finnigan 社製 Elemental

写真-16

Analyzer）

一定体積の泥試料を採取し，（B,C）それを押し出す．（D）
均等にならして乾燥機にかける．

Total Organic Carbon(%OC)

Dry bulk density (g/cm3)

0

0.5

1

1.5

0.0

1.0

2.0

3.0

0

2

0
10
50
Depth (cm)Depth (cm)

20
30
40

100

50
60
70

150

80
図-6.1

乾燥泥密度の測定例．横軸は乾燥泥密度，縦図-6.2

有機炭素量の測定例．横軸は全有機炭素量，

軸は深度

縦軸は深度

の採取が必要である．泥深 1 m 以上の長尺コアを採取す

試料の採取を行う（写真-14）．採取した分析試料は凍結るのが理想的である 29)．長尺コア採取は塩ビパイプやス

保存し，乾燥泥密度・有機炭素量の計測に用いる．

チールパイプを打撃し，土中に陥入させることで実施す（２）乾燥泥密度の計測

る（打撃式サンプリング；写真-12）．採取してきた長尺

乾燥泥密度は以下の式（6.1）で算出される．

コアは半分に分割し，泥深ごとに分析試料の採取を行う
乾燥泥密度（g/cm3）（写真-13）．
資材やコストの問題で長尺コアの採取が難しい場合は，= 乾燥泥重量（g）/ 泥試料の体積（cm3）（6.1）～50 cm 程度の短尺コアを採取する．短尺コア採取も塩ビ
パイプやアクリルパイプを土中に陥入させることで実施

泥試料の体積は各泥深から採取した分析試料を体積既する（写真-14）．採取した短尺コアから泥深ごとに分析知のシリンジ等で採取する方法がある（写真-15）．この- 21 -

表-6.3 強熱減量（LOI）から有機炭素量（OC）への換算
式
植生タイプ
海草場
（LOI<0.2）
海草場（LOI>0.2）

１）泥深ごとに炭素密度を以下の式（6.3）で算出する．

12）

換算式
OC = 0.40 × LOI − 0.21
OC = 0.43 × LOI − 0.33

塩性湿地

OC = 0.40 × LOI +0.0025 × (LOI)2

マングローブOC = 0.415 × LOI +2.89

炭素密度（gC/cm3）

データソース
世界中の海草場 32)
世界中の海草場 32)
アメリカの塩性湿地 33)
パラオのマングローブ= 乾燥泥密度（g/cm3）× 有機炭素量（OC [mg/g]） （6.3）２）分割したコアの画分ごとに炭素量を算出する．
コア画分の炭素量（g/cm2）= 炭素密度（gC/cm3）× コア画分の厚さ（cm）

（6.4）

34)

３）各コア画分の炭素量を積分し，泥深 1 m 分のコア炭
泥試料を 60 ºC のオーブンで乾燥させ，秤量することで乾素貯留量を算出する．

燥泥重量を得る．乾燥泥重量と体積から，泥深ごとの乾泥重量と体積から，泥深ごとの乾燥泥密度が算出される

コア炭素貯留量（g/cm2）（図-6.1）．

= コア画分 1～X の炭素量（g/cm2）の合計（6.5）（３）有機炭素量の計測*1 m 未満の短尺コアを採取した場合，最も深いコア画分

有機炭素量の計測は，元素分析計による直接測定と強熱減量からの換算の 2 つの計測法に大別できる．

の炭素量からその下の炭素量を推定する．そのため長尺

１） 元素分析計による直接測定

コアに比べると誤差が大きくなる．

上記で泥深ごとに採取して乾燥させた分析試料を均質に

４）対象海域の平均炭素貯留量を算出する．

すりつぶす．すりつぶした分析試料に含まれる炭酸カル
シウム（無機炭酸）を除外するために，塩酸を滴下して平均炭素貯留量（g/cm2）

再度乾燥させる．前処理した試料を元素分析計（写真-16）= コア 1～X の炭素貯留量（g/cm2）の平均（6.6）

により分析して，有機炭素量を計測する（図-6.2）．この方法は，有機炭素量を直接測定するため，高い精度で計

平均炭素貯留量（トン/ha）

測できるが，元素分析計という特殊な化学分析装置を必= 平均炭素貯留量（g/cm2）× 100（6.7）

要とするため，コスト高になる傾向がある（委託費：1 検５）対象海域の総炭素貯留量を算出する．

体二万円程度）．
２）強熱減量からの換算

総炭素貯留量（トン）= 平均炭素貯留量（トン/ha）× 対

強熱減量とは堆積物中の有機物量の指標であり，高温

象海域の面積（ha）

処理によって燃焼する物質重量のことである．上記で泥（6.8）

深ごとに採取して乾燥させた分析試料を均質にすりつぶ
し，前処理した試料をマッフル炉で 450ºC で 4 時間以上

6.2

加熱する．強熱減量（LOI）は以下の式で算出される．

前節の計測手法に従って得られた対象海域の総炭素貯炭素貯留速度の計測手法（経年比較法）

留量は現在蓄えられているストックであり，大気中 CO2
LOI (%) = [燃焼前の乾燥泥重量 (mg) − 燃焼後の乾燥泥の吸排出量（フロー）を表すものではない．大気中 CO2

重量 (mg)] / 燃焼前の乾燥泥重量 (mg) × 100の吸排出量を計測するためには，総炭素貯留量の経年変（6.2）

化（最低 2 点）をおさえる必要がある（図-6.3）．
強熱減量は様々な元素を含む有機物全量を反映するた

炭素貯留量の経年変化による大気中 CO2 の吸排出量の評

め，有機炭素量（OC）は表-6.3 の換算式で計算される．

価は陸上での評価手法を踏襲した一般的な方法で，高い植生によって有機物の質が異なるので換算式も複数用意

技術力がなくても実施することが可能である．しかし，する．この方法では，特殊な機器を必要とせず，コスト

経年的に複数回大規模な調査を実施する必要がある．まを抑えられるが，換算式に不確実性を含んでいる．

た，通常大気中 CO2 の吸排出量はストックに比べて小さ（４）炭素貯留量の計算い値になることが多いため，炭素貯留量に大きな変化がない場合はその違いを検知することが難しいという精度

炭素貯留量は以下の手順１）～５）で算出する．

- 22 -

14C Dating (yrBP)

Depth (cm)

0

図-6.3

8,000

0

8,000

0

0

0

0

50

50

50

100

100

100

150

150

150

8,000

経年比較法の原則

0 年目の総炭素貯留量を C0，X 年目の総炭素貯留量を CXとすると 1 年あたりに貯留された炭素量は(CX − C0) / X(トン/年)となる．

200の問題がある．
6.3

図-6.4

炭素貯留速度の計測手法（年代測定法）

F8

200

F41

200

F25

炭素年代の測定例（北海道風蓮湖の海草場の堆積物） 傾きから算出された土砂堆積速度は 0.2 mm/年

ここでは堆積物の堆積年代を測定することで，直接的（F8），0.5 mm/年（F41），0.6 mm/年（F25）．

に炭素貯留速度（大気中 CO2 の吸排出量）を計測する手法を述べる．経年比較法と比べると特殊な機器による高度な分析を必要とするために，資材・コストの面で比較

土砂堆積速度の算出に適していると考えられる．測定の的難しい手法である．しかし，経年的な測定は必要なく，前処理として堆積物サンプルの分析試料を乾燥後，全試

また精度も良いため利点も多い．計測は対象海域の堆積料をすりつぶし，酸処理により炭酸カルシウム（無機炭物を採取して上述の手法により「コア炭素貯留量」を計素）を取り除く．加速器質量分析計をベースとした

測し，そこに「土砂堆積速度」をあてはめることで計算

14C-AMS 専用装置（NEC 社製）を使用し，前処理を施しされる．
「コア炭素貯留量」と「土砂堆積速度」は一般にた試料を上記の測定に用いる．得られた各泥深の炭素年地点間でばらつきがあるために，対象海域のスケールが代から土砂堆積速度を算出する（図-6.4）．委託費は 1

大きいほど複数試料を採取する必要がある（表-6.4 を参

検体六万円程度である．

照）．また砂質堆積物中に存在する放射性元素は泥質堆積

２）放射性鉛（210Pb）および放射性セシウム（137Cs）に物に比べて微量であるため，砂質海域における推定精度

よる測定手法14C 法では 1950 年以降の年代測定が困難であることかは悪くなる．
埋没速度の推定は一般的に放射性同位元素の堆積物中

ら，数 10～100 年スケールの土砂堆積速度についてはにおける放射壊変による減衰を利用して推定される．時

210Pb および 137Cs を用いた方法を用いる．210Pb は微小粒間スケールにより様々な手法が用いられるが，本稿では子の形で空気中を循環しており，毎年概ね一定の量が堆1000 年スケールの土砂堆積速度については放射性炭素積物に移行する．210Pb は半減期 22.2 年で壊変するため，（14C），数 10～100 年スケールの土砂堆積速度については堆積深度が深くなるにつれて少なくなる．210Pb 法は一般

210Pb）および放射性セシウム（137Cs）を用い

137Csに約 100 年前に堆積した堆積物まで適応可能である．

放射性鉛（た方法を適用する．

は主に大気圏原水爆実験や原子力発電所の事故により放14C）による測定手法

出された放射性物質である．従って，137Cs が放出され始１）放射性炭素（14C は 5730 年の半減期を持つ炭素の放射性同位体で，めた 1950 年代前半や，大きな原子力発電所の事故があっ

約 45000 年前までの年代測定に用いられる．一般に，14Cた 1986 年，2011 年などの推定が可能である．堆積物試料法による炭素年代は，Libby Age（yrBP）と呼ばれる 1950

を乾燥後，低バックグラウンド仕様の井戸型ゲルマニウ

年を基準年（0 yrBP）として遡る年代で表される．堆積物

ム半導体検出器（写真-17）を用いて分析し，数値解析に中に埋没する有機態炭素そのものの年代を測定するため，

より土砂堆積速度を算出する（図-6.5）．委託費は 1 検体

- 23 -

素貯留速度は年間 225 ~ 518 トン，堆積物への CO2 隔離
速度は 825 ~ 1900 トンと算出される．
6.4

計測に係る比較項目ごとの関係性

図-6.6に比較項目ごとの関係性を示した概念図，表-6.4に対象事業（海域）ごとの各計測手法の適用性についてまとめる．
経年比較法は，簡易であるが，信頼性（ここでは時間分解能），データ取得数／コストともに低い評価とした．
特に広域で空間変化が大きい場所では多量のサンプルが必要となり，精度も悪化することから，内湾のような公
写真-17

低バックグラウンド仕様のスケールでは適用できないとした．元素分析計を使う場

井戸型ゲルマニウム半導体検出器

合と強熱減量を使う手法を比較した場合，前者は信頼性，
後者はコスト面で有利である．年代測定法は，特殊な機器による高度な分析を必要とするため，簡易さの評価は210Pb concentration (Bq/kg)

0

25

50

0

0

25

50

0

0

25

低い．ただし，信頼性や測定範囲，データ取得数／コス

500トといったそのほかの項目は高い評価となった．なお，
本資料では堆積物中の有機炭素を計測対象としているた

10

10

10

め，それらが少ない生物共生型護岸と遠隔離島（サンゴ礁を想定）は適用外とした．なお，炭素同位体（14C）をDepth (cm)2020

使う方法は鉛（210Pb）を使う方法と比べて若干簡易・低20

コストであるが，両者は対象とする貯留速度の時間スケ
30

30

30

40

40

40

50

50

50

60

図-6.5

F8

60

F41

60

ールによって使い分けるべきである．

7. 結論
港湾環境事業におけるCO2 吸排出量算定のための計測手法の開発と体系化は喫緊の課題である．本資料では，
CO2吸排出にかかる計測の要件を整理し，それらに関する

F25

複数の計測手法を環境事業（海域）ごとに比較・検証し210Pb の測定例
（北海道風蓮湖の海草場の堆積物）．

た．その結果として，環境事業（海域）ごとに最適と評

数値解析から推定された土砂堆積速度は 3.2 mm/年（F8），価した手法について表-7.1にまとめる．表では，各測定0.9 mm/年（F41），5.4 mm/年（F25）．

項目における比較検討をもとに，「総合的な精度」と「簡易さ・コスト」を重点項目として，それぞれの項目で最十万円程度である．

適と評価した計測手法を記載している．なお，「総合的な放射性炭素（14C）による測定手法，もしくは放射性鉛精度」とは，「信頼性」や「測定範囲」，「測定継続時間」（210Pb）および放射性セシウム（137Cs）による測定手法などを総合し多評価である．特に空間分解能に関しては，で得られた「土砂堆積速度」と「コア炭素貯留量」から，対象となる海域で1～数点以上のデータの取得が可能で炭素貯留速度を計算する．ここで計算される炭素貯留速あることを選択基準とした．時間分解能においては，季度はその場における数千年スケールおよび数十～百年ス

節変化や経年変化の把握が可能な手法を想定している．

ケールの平均的な貯留速度を表す．炭素量を CO2 に換算

ただし，堆積物中炭素の項目に関しては，技術的な限界

すれば一度の計測で大気中 CO2 吸収量を推定することがから，対象となる時間分解能は数年～数千年のオーダーできる．例えば北海道風蓮湖での観測例では，14C 法によである．「簡易さ・コスト」は，「計測の簡易さ」と「デり炭素貯留速度は年間 0.04 ~ 0.09 トン/ha であり，対象海ータ取得数／コスト」を総合したもので，イニシャルコ

域の面積が 5740 ha であることから，対象海域における炭スト・ランニングコストとも低コストで計測手法が簡易- 24 -

多

高

RD
(Pb)
TC
(LOI)

データの信頼性

データ取得数/コスト

RD
(14C)

TC
(OC)

少
難

高

計測の簡易さ

TC
(LOI)

易

少

データ取得数/コスト

適用測定範囲（空間スケール）

データの信頼性

TC
(OC)

多

広

RD
(14C)
TC
(OC)
TC
(LOI)

低
計測の簡易さ

狭

易

RD
(Pb)

TC
(OC)

TC
(LOI)

少

データ取得数/コスト

RD
(14C)

多

RD
(14C)

適用測定範囲（空間スケール）

広適用測定範囲（空間スケール）

広

RD
(Pb)

TC
(OC)

狭
難

図-6.6

RD
(14C)

低

RD
(Pb)

難

RD
(Pb)

計測の簡易さ

TC
(LOI)

狭

易

RD
(14C)

TC
(LOI)

低

RD
(Pb)

TC
(OC)

データの信頼性高

堆積物中炭素量の計測手法の比較項目ごとの関係性．図中の「データの信頼性」は，時間分解能を示す．その他の項目については1.2節を参照．図中の矢印は，将来の技術開発によって見込まれる改良の方向性．図中の「TC」
・「RD」は，
・「Pb」は，それぞれ経年比較法において強熱減量・元素分析計をそれぞれ経年比較法と年代測定法．
「LOI」
・
「OC」
・
「14C」
使う方法，年代測定法において14C・210Pbを使う方法の略語．なお，図中のプロットは相対的なものであり，コストなどを定量的に評価しているものではない．
であることを示す．なお，「計測の簡易さ」と「データ取いスケールでは対照区，広いスケールでは時系列トレン

得数／コスト」が相反する場合は，前者を優先している．

ドを最適な計測手法とした．

基本的にコンサルタントなどに外注可能であることを選

対象面積の時系列変化については，「総合的な精度」は択基準とした．

空間分解能と測定範囲を考慮して，現地測量調査とリモ参照レベルにおいては，「総合的な精度」と「簡易さ・ートセンシングの両方を候補に挙げた．「簡易さ・コスコスト」ともに対照区の方が時系列トレンドよりも優れト」の評価では，データ取得数／コストを考慮してリモていると評価した．しかしながら，対象事業の空間スケートセンシングを候補に挙げた．ただし，リモートセンールが大きい場合は対照区の選定が困難であるため，狭シングの空間分解能が不足する生物共生型護岸は現地測- 25 -

表-6.4
対象海域
空間スケール
計
経年
測
比較法
手
法
の
年代
適
測定法
用
性

表-7.1

堆積物中炭素量の計測手法の対象事業（海域）ごとの適用性

生物共生型護岸
狭海草藻場・干潟

遠隔離島

内湾
広

適用外

適
（精度低）

適用外

不適
（精度低）

適用外

適
（コスト高）

適用外

やや適（コスト高）

環境事業（海域）ごとに推奨される最適な計測手法．*選択基準は対象事業（海域）ではなく，空間スケールによる．

表中のFチャンバー法・Bチャンバー法は，それぞれフローティングチャンバー法・底生系チャンバー法の略．
対象事業（海域）
空間スケール参照レベル*
対象面積の
時系列変化

最
適
な
計
測
手
法

大気中 CO2 交換量（大気-海水）大気中 CO2 交換量（大気-堆積物）

生物内炭素量

堆積物中炭素量

重点項目

総合的な
精度
簡易さ・
コスト

生物共生型護岸
狭対照区

海草藻場・干潟

遠隔離島

内湾

広
時系列トレンド
現地測量調査・
地図測量
リモセン

現地測量調査

現地測量調査・
リモセン

現地測量調査

リモセン

リモセン

地図測量

バルク法＋
F チャンバー法

バルク法＋
F チャンバー法＋
渦相関法

バルク法＋
F チャンバー法＋
渦相関法

バルク法＋
渦相関法

バルク法

バルク法

バルク法

バルク法

B チャンバー法

B チャンバー法＋
渦相関法

B チャンバー法＋
渦相関法

適用外

B チャンバー法

B チャンバー法

B チャンバー法

適用外

現地調査

現地調査＋
リモセン

現地調査＋
リモセン

現地調査＋
リモセン

現地調査

現地調査

現地調査

現地調査

総合的な
精度

適用外

年代測定法

適用外

年代測定法

簡易さ・
コスト

適用外

経年比較法

適用外

年代測定法

総合的な
精度
簡易さ・
コスト
総合的な
精度
簡易さ・
コスト
総合的な
精度
簡易さ・
コスト

量調査のみとし，内湾においては，どちらの評価でも地

後者は海域と土曜に長時間・広域で測定可能であるが，図測量が適していると判断した．

簡易でないという特徴がある．よって，「総合的な精度」

大気中 CO2 交換量のうち，大気-海水間 CO2 交換量におのためには，2 つの複合的手法，「簡易さ・コスト」のた

いては，「総合的な精度」の向上のためには 3 つの計測手

めには底生系チャンバー法の使用が適していると判断し法を併用することが望ましいと判断した．ただし，生物た．

共生型護岸のような狭いスケールでは渦相関法，内湾の生物内炭素量については，「総合的な精度」は，リモー

ような波の影響が強い海域ではフローティングチャンバ

トセンシングが適用できない（空間分解能不足）生物共ー法が適用不可であるため，それぞれの海域から除外し生型護岸を除き，現地調査とリモートセンシングの複合ている．
「簡易さ・コスト」の評価では，フローティング

的手法が最も高い評価とした．
「簡易さ・コスト」の評価

チャンバー法は測器が市販されに関しては，現地調査とリモートセンシングの複合的手ていない，渦相関法は機器・設置が高コストでデータ管法が開発段階にあることから，現地調査のみとした．

理の難度が高い，という理由でバルク法のみを挙げた．

堆積物中炭素量では，比較的狭いスケールの海草藻

大気-堆積物間 CO2 交換量においては，底生系チャンバー場・干潟では，「総合的な精度」は年代測定法，「簡易さ・法と渦相関法が候補となる．前者は簡易（市販品が存在）コスト」は経年比較法が優れていると評価した．広いス

で信頼性が高いが，測定範囲・継続時間に限界があり，ケールの内湾では，経年比較法では最低限の精度が保障- 26 -

できないと判断し，両方の評価で年代測定法を挙げた．

DeYoung, C., Fonseca, L., and Grimsditch, G. (eds.):

なお，今回の資料では有機物の貯留速度を評価対象としBlue carbon. A rapid response assesment., United

たため，堆積物中有機物がほとんどない生物共生型護岸

Nations Environmental Programme, GRID-Arendal,と遠隔離島（サンゴ礁を想定）は適用外とした．

Norway, 2009, pp. 80.

上記の評価は，現在の技術的基準をもとに決定したも3)

所立樹・細川真也・三好英一・門谷茂・茅根創・桑のであるため，今後の技術開発次第では最適な計測手法

江朝比呂：沿岸域のブルーカーボンと大気中CO2のの候補も変化する可能性がある．例えば，リモートセン

吸収との関連に関する現地調査と解析，港湾空港技術研究所報告，No. 52 (1)，2013，pp. 3-49.

シングは衛星写真・空中写真ともに技術開発が進展しており，今後は「簡易さ・コスト」を重点に評価した場合

4)

Tokoro, T., Hosokawa, S., Miyoshi, E., Tada, K.,

でも候補となる可能性が高い．また，大気中 CO2 交換のWatanabe, K., Montani, S., Kayanne, H., and Kuwae, T.:

計測において，渦相関法のデータ品質管理手法が確立す

Net uptake of atmospheric CO2 by coastal submerged

れば，「総合的な精度」の評価においてバルク法などとのaquatic vegetation, Global Change Biology, 2014, doi:併用の必要性がなくなったり，「簡易さ・コスト」の評価

10.1111/gcb. 12543.
5)の候補になったりする可能性も想定される（データ取得

渡辺謙太・桑江朝比呂：浅海域における炭素隔離機能の評価へ向けた元素比・安定同位体による有機物

数／コストは渦相関法が最も評価が高い）．

動態の解析，港湾空港技術研究所報告，2013, Vol. 52

今回評価した計測手法はリモートセンシングを除き，現場で実測するものである．しかしながら，多様な沿岸

6)

Watanabe, K., and Kuwae, T.: How organic carbon

域の環境を考慮すると，実測で広域の沿岸域のデータを

derived from multiple sources contributes to carbon

取得することは困難であり，実測値をもとにした様々なsequestration processes in a shallow coastal system?,

海域のデフォルト値を確立する必要がある．よって，計Global Change Biology, 2015, doi: 10.1111/gcb.12924.
7)

測手法の開発と体系化と共に，統計モデルや数値モデル

田多一史・所立樹・渡辺謙太・桑江朝比呂：北海道
風蓮湖における大気中CO2フラックスに影響を及ぼの開発が今後の課題として挙げられる．

す要因，土木学会論文集B3 (海洋開発)，Vol. 69 (2)，（2015 年 5 月 1 日受付）

2013，pp. 1252‒1257.
8)謝辞

田多一史・所立樹・渡辺謙太・桑江朝比呂：浅海域

本研究の基となる野外調査では，北海道大学の門谷茂における大気中CO2フラックスの予測手法の検討，

氏・柴沼成一郎氏，港湾空港技術研究所の三好英一氏・

土木学会論文集B2 (海岸工学)，Vol. 69(2)，2013，pp.

京田潤一氏からの多大なご助力を頂いた．また，野外調1416‒1420.
9)査の機器開発・援助において，㈲紀本電子工業の紀本英

田多一史・所立樹・渡辺謙太・茂木博匡・桑江朝比
呂：北海道コムケ湖における大気中CO2フラックス

志氏・木下勝元氏と㈱メイワフォーシスの井上祐太氏から貴重な手助けやアドバイスを頂いた．本論文の作成にの空間分布特性と要因分析，土木学会論文集B3 (海あたっては，港湾空港技術研究所の菅野高弘氏らからの洋開発) ，Vol. 70 (2)，2014，pp. 1188‒1193.
10) 田多一史・所立樹・渡辺謙太・茂木博匡・桑江朝比

貴重なコメントを頂いた．

呂：アマモ場における大気中CO2フラックスの本研究の一部は，キヤノン財団研究助成プログラム「理連続観測，土木学会論文集B2 (海岸工学)，Vol. 70 (2)，

想の追求」と（独）日本学術振興会科学研究費助成事業

2014, p. 1191‒1195.

「挑戦的萌芽的研究（No. 24656316）」（共に研究代表者：

11) Hiraishi, T., Krug, T., Tanabe, K., Srivastava, N.,

桑江朝比呂）の助成によるものである．

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記号表F25) Tokoro, T., Watanabe, A., Kayanne, H., Nadaoka, K.,
Tamura, H., Nozaki, K., Kato, K., and Negishi, A.::大気中CO2交換量（µmol/m2/s）

F1, F2

Measurement of air-water CO2 transfer at four coastal:センサーの反応速度や空間分解能に起因する測定バイアスの補正項- 28 -

fCO2air: 大気中CO2分圧（µatm）

fCO2water: 水中CO2分圧（µatm）k:大気中CO2交換速度（cm/hour）

S: CO2溶解度（mol/m3/atm）

Sc: シュミット数

Ta: 大気中温度 (K)U10:高度10 mに補正された風速（m/s）

w: 風速鉛直成分（m/s）μ: 乾燥空気と水蒸気のモル比率ρc: 大気中CO2濃度 (mol/m3)

ρd:

乾燥空気濃度 (mol/m3)

ρv:

水蒸気濃度 (mol/m3)- 29 -

港湾空港技術研究所資料

No.1309

２０１５．９

編集兼発行人

国立研究開発法人港湾空港技術研究所

発

国立研究開発法人港湾空港技術研究所

行所

横 須 賀 市 長 瀬 ３ 丁 目 １ 番 １ 号

TEL. 046(844)5040 URL. http://www.pari.go.jp/

印

刷

所

株式会社 シーケン

C （2015）by PARI
Copyright ○All rights reserved. No part of this book must be reproduced by any means without the written
permission of the President of PARI
この資料は、港湾空港技術研究所理事長の承認を得て刊行したものである。したがって、本報告書の全部または一部の転載、複写は港湾空港技術研究所理事長の文書による承認を得ずしてこれを行ってはならない。