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論文

$$delta^{13}$$C and $$delta^{15}$$N values of sediment-trap particles in the Japan and Yamato Basins and comparison with the core-top values in the East/Japan Sea

Khim, B.-K.*; 乙坂 重嘉; Park, K.-A.*; 乗木 新一郎*

Ocean Science Journal, 53(1), p.17 - 29, 2018/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.85(Marine & Freshwater Biology)

日本海の4観測点におけるセジメントトラップ実験によって得られた沈降粒子中の炭素及び窒素安定同位体比($$delta$$$$^{13}$$C、$$delta$$$$^{15}$$N)の分布をまとめた。沈降粒子中の$$delta$$$$^{13}$$Cと$$delta$$$$^{15}$$N値は明瞭な季節変化を示し、その変化は、海洋表層でのクロロフィルa濃度や生物粒子の沈降量の変化とよく一致した。特に、植物プランクトンが増殖する時期には、沈降粒子中の$$delta$$$$^{15}$$Nの同位体分別効果が顕著で、海洋表層でのケイ藻による窒素取り込みの度合いを示すものと考えられた。沈降粒子中の$$delta$$$$^{13}$$Cと$$delta$$$$^{15}$$N値は、いずれも表層堆積物中の値に比べてわずかに低い値を示しており、堆積物中での有機物成分(脂質等)の一部が分解されたものと推測された。本研究の結果は、海洋表層での現象と、海底に記録された同位体情報をつなぐうえで貴重な情報となる。

論文

Sediment trap record of alkenones from the East Sea (Japan Sea)

Lee, K. E.*; Khim, B.-K.*; 乙坂 重嘉; 乗木 新一郎*

Organic Geochemistry, 42(3), p.255 - 261, 2011/03

 被引用回数:14 パーセンタイル:45.14(Geochemistry & Geophysics)

日本海東部で得た沈降粒子中の長鎖(C$$_{37}$$)アルケノンを測定し、海水柱内での有機物の生産,輸送及び分解過程について検討した。アルケノン粒子束は、上層(水深1km)で明確な季節変化を示し、夏季(7月から8月)に高かった。一方深層(水深3km層)では、アルケノン粒子束に有意な季節変化は見られなかった。沈降粒子中のアルケノン飽和度は、沈降粒子を構成する有機物が生成される時の水温を示す。日本海で得たアルケノン温度を、現場海域における表面水温(SST)と比較した結果、年平均値は同程度であったが、冬季のアルケノン温度は6度から13度SSTに比べて高く、夏季には2度から5度高かった。沈降粒子のアルケノン温度とSSTの間には、冬季に3か月、夏季に1か月の時間差が見られた。これらのことから、(1)アルケノンは海洋表層で夏季に生産され、この時期に表層から1km層に急速に沈降すること、(2)冬季の有機物の沈降速度は夏季の3分の1程度であること、(3)深層では分解の進んだ有機物が滞留することが明らかになった。

論文

Deep sea circulation of particulate organic carbon in the Japan Sea

乙坂 重嘉; 田中 孝幸; 外川 織彦; 天野 光; Karasev, E. V.*; 皆川 昌幸*; 乗木 新一郎*

Journal of Oceanography, 64(6), p.911 - 923, 2008/12

 被引用回数:19 パーセンタイル:45.18(Oceanography)

日本海の3海域(北東部,北西部,南東部)やその周辺地域で得た粒子状有機物(POC)について、放射性炭素($$^{14}$$C)同位体比分析を行い、その時空間変化から、日本海におけるPOCの輸送過程を解析した。日本海における沈降POC中の$$^{14}$$C同位体比の変動範囲は、POCの沈降速度から予想されるそれに比べて極めて大きかった。沈降粒子中の陸起源成分の濃度と有機態$$^{14}$$C同位体比との間には直線関係が見られ、その関係は海盆ごとに異なっていた。これらのことから、日本海におけるPOCは、表層の生物活動で生産された新鮮なPOCと、陸域などからの供給による難分解性のPOCの2成分の混合であると説明された。それぞれのPOCの成分について粒子束の変化を解析した結果、(1)新鮮なPOCと難分解性POCの両方が日本海北西部で春季に沈降する、(2)北西部の深層で分解を間逃れた難分解性POCが「POCプール」を形成し、難分解性POCは東方へ輸送される、(3)日本海南部では、北西部とは別の経路で難分解性POCが供給され、比較的素早く海底に蓄積されるといったPOCの輸送過程が示唆された。

論文

Relationship between composition of settling particles and organic carbon flux in the western North Pacific and the Japan Sea

乙坂 重嘉; 乗木 新一郎*

Journal of Oceanography, 61(1), p.25 - 40, 2005/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:47.83(Oceanography)

沈降粒子は、粒子状有機炭素の海洋表層から深層への鉛直輸送に重要な役割を果たしている。沈降粒子の主要成分は、生物起源ケイ酸塩(opal),炭酸カルシウム,有機物及び鉱物である。本研究では、日本海を含む西部北太平洋における時系列セジメントトラップ実験結果から、各主要成分の沈降に伴う有機炭素の輸送フラックスを見積もり、世界中の各海域と比較した。日本海を含む西部北太平洋の水深1kmにおける平均の有機炭素粒子束は、13.5mg/m$$^{2}$$/dayであった。この量は、東部北太平洋(7.4),中央太平洋(1.1),赤道太平洋(4.2),南大洋(5.8),東部北大西洋(1.8)に比べて大きかった。西部北太平洋では、Opalが主要な生物起源成分で、西部北太平洋外洋域における有機炭素粒子束のうち、55%はOpal粒子によって鉛直的輸送されていた。Opal粒子は、ベーリング海や南大洋でも、沈降粒子の主要成分として知られているが、これらの海域に比べて、opal粒子に起因する有機炭素粒子束は、西部北太平洋の方が大きかった。西部北太平洋の海洋表層におけるopalの生産は、生物ポンプを効率化させるばかりでなく、深層への有機炭素の蓄積効率が高いことが明らかになった。

論文

Lithogenic flux in the Japan Sea measured with sediment traps

乙坂 重嘉; 外川 織彦; 馬場 正美*; Karasev, E.*; Volkov, Y. N.*; 尾亦 伸隆*; 乗木 新一郎*

Marine Chemistry, 91(1-4), p.143 - 163, 2004/11

 被引用回数:36 パーセンタイル:69.82(Chemistry, Multidisciplinary)

1999年から2002年にかけて日本海の3海域(東部日本海盆,西部日本海盆,大和海盆)で行われたセジメントトラップ実験によって、粒子束の時空間的変化が観測された。年平均粒子束には明確な地理的分布が見られ、西部日本海盆で455mg/m$$^{2}$$/day、大和海盆で252mg/m$$^{2}$$/day、西部日本海盆では147mg/m$$^{2}$$/dayであった。粒子束は春季(3月から5月)に増加した。堆積物中の元素存在度の分布から、粒子中のランタン/イッテルビウム(La/Yb)比がアルミノケイ酸塩粒子の起源の指標として、マンガン/アルミニウム(Mn/Al)比が粒子の「新鮮さ」の指標として利用できることがわかった。沈降粒子中のこれらの指標の時空間分布から、日本海における陸起源粒子の供給過程について(1)黄砂による大気経由の供給,(2)東シナ海からの水平輸送,(3)日本列島などの島弧からの水平輸送の3つが示された。黄砂粒子は、特に冬季から春季にかけて観測され、大和海盆の水深1km層では、年間の陸起源粒子束の84%を占めていた。日本海南縁における黄土粒子は、大気経由ばかりでなく、東シナ海から対馬暖流によって運ばれてきたことが示された。南部日本海における突発的な流れが、大和海盆内部へ粒子を運ぶ役割を果たしていると考えられる。

論文

石狩湾堆積物中の高いC/N比の有機物と重金属

濱原 和弘*; 重光 雅仁*; 乗木 新一郎*; 福山 龍次*; 荒巻 能史; 乙坂 重嘉

沿岸海洋研究, 41(1), p.53 - 60, 2003/08

北海道石狩湾の北緯43度30分、東経141度20分の地点で重力式採泥器を用いて約40cmの柱状試料を採取した。Cs-137法によって堆積速度を0.56cm/yrと求めた。1945年から1981年の間に有機炭素/有機窒素比が20という大きな比を持つ有機物が堆積していた。放射性炭素によれば、当該試料が周辺に対して200-300パーミル低い値を示し、石炭等の放射性炭素を含まない物質の混入をうかがわせた。また、この有機物部分には、鉄,銅,亜鉛そしてクロムが濃縮されていた。1981年以降の堆積物は、有機炭素/有機窒素比は約10-15に減少した。また、微量金属の濃縮も顕著ではなかった。石狩湾の化学環境は1930年以前にもどりつつある。

口頭

西部北太平洋及び日本海における粒子輸送と微量元素サイクル

乙坂 重嘉; 皆川 昌幸*; 乗木 新一郎*

no journal, , 

日本海におけるセジメントトラップ実験を行うことにより、海洋全体における粒子輸送過程の傾向や、全球的な環境変動に対する深海への粒子輸送の応答についての情報を効率的に得ることができる。本講演では、原子力機構,北海道大学,中央水研が1999年代後半から2000年代前半にかけて日本海で行ったセジメントトラップ実験の成果を紹介する。日本海における全粒子束は東部に比べて栄養塩の表層への供給が活発な北西部で大きかった。希土類元素等を指標とすることにより、日本海への陸起源粒子の供給経路を3つに分類できた。鉛の放射性同位体であるPb-210の収支から、西部日本海盆の深層に鉛直的に運ばれた粒子状物質の約6割が日本海盆深層を通って東方に運ばれていると推測された。日本海のような「モデル海域」で明らかにされる粒子の循環像と、1980年代より西部北太平洋域で連続的に行われている連続観測の結果を組合せることにより、より包括的な物質循環像を明らかにすることが期待される。

口頭

日本海における粒子状有機物の輸送・循環過程

乙坂 重嘉; 天野 光; 田中 孝幸; 外川 織彦; 乗木 新一郎*; 蒲 正人*; 皆川 昌幸*

no journal, , 

日本海深海域における粒子状親生物元素の循環を明らかにするため、1999年代後半から2000年代前半にかけて日本海の3海域(北東部,北西部,南東部)で実施したセジメントトラップ実験で得た沈降粒子と、2海域(北東部,南東部)での現場濾過実験で得た懸濁粒子中の有機態放射性炭素(C-14)同位体比分析を行い、その時空間変化から、親生物元素の粒子化や海水中での粒子の輸送過程について解析した。水深1km層における沈降粒子中のC-14同位体比には、その変動範囲に大きな海域差が見られなかった。深層(海底の500m上)で得られた沈降粒子中のC-14同位体比は、日本海南東部では水深1km層における値と比べて大きな差が見られなかったが、その一方で北東部及び北西部では、上層に比べて有意に小さかった。これらの結果から、日本海北部では、南部に比べて時空間的に大きな粒子状有機物の循環・蓄積機構が働いているか、有機物の供給源・供給過程が南北で大きく異なることが示唆された。

口頭

セジメントトラップ実験で観測される粒子の水平移動

乗木 新一郎*; 乙坂 重嘉; 前田 亘宏*

no journal, , 

これまでに実施した西部北太平洋及びその縁辺海におけるセジメントトラップ実験から、粒子状物質の水平輸送過程と粒子の供給源についての解析結果を述べる。陸源のアルミノケイ酸塩の主成分であり、生物活動には関与しないとされているアルミニウム(Al)の粒子束は、ほとんどすべての海域で鉛直的に増加し、逆に、表層に外挿すると、大気からのAl粒子降下量とよく一致した。セジメントトラップに捕捉された粒子の陸起源粒子部分を集めて粒径分布を計測したところ、3-4$$mu$$mと約10$$mu$$mの2か所に極大をもっていた。約10$$mu$$mの大粒子の粒子束は浅い層と深い層で差が見られなかったが、3-4$$mu$$mの小粒子の粒子束は下層で増加した。陸起源粒子の供給源の指標として知られているLa/Yb比とTh/Sc比はアジア大陸起源粒子で大きく(15と0.6)、クリル・カムチャッカ起源粒子(3.4と0.1)で小さい。沈降粒子中の両比から見積もった西部北太平洋でのアジア大陸起源鉱物の粒子束は、深層で増加していることがわかった。以上のことから、西部北太平洋では、アジア大陸起源の鉱物粒子が、深層を北上しながら運ばれていると推定された。

口頭

粒子状有機物の「見かけの年齢」の変動因子

乙坂 重嘉; 田中 孝幸; 天野 光; 外川 織彦; 乗木 新一郎*; 皆川 昌幸*

no journal, , 

海洋における粒子状有機物(POM: Particulate Organic Matter)中の放射性炭素(C-14)同位体比から得られるPOMの「見かけの年齢」は、POMの輸送過程を追跡するための指標として有効である。しかしながら、POM中C-14の同位体比は、海洋表層でのPOM生産時からの経過時間ばかりではなく、海底や陸域からのPOMの供給や、海水中に溶存する有機物の粒子化の程度をも反映して変化することが指摘されている。そこで本講演では、北海道西方沖,日高沖の2海域と、その周辺地域で得られたPOM試料の分析結果から、POM中の「見かけの年齢」を変化させる因子について議論する。いずれの海域でも、デルタC-14値は深さとともに減少し、試料を採取した水深から海底までの距離と、デルタC-14値との間には、有意な関係は見られなかった。この結果から、海水柱内には「古い」POMが確かに存在するが、その「古さ」は海底からの物質供給のみでは決定付けられないことがわかった。沈降POMと懸濁POMではデルタC-14値とデルタC-13値(安定炭素同位体比)との関係が異なり、懸濁POMは微生物等による海水中での再食の結果を、沈降POMは陸起源POMの混入をそれぞれ反映することが示唆された。

口頭

Time-scale of POC cycle in the Japan Sea

乙坂 重嘉; 田中 孝幸; 外川 織彦; 天野 光; 皆川 昌幸*; Khim, B.-K.*; 乗木 新一郎*

no journal, , 

日本海北東部で得られた粒子状有機物(POC)試料中の放射性炭素及び安定炭素同位体比から、同海域におけるPOC循環の年齢について議論する。POCの「見かけの年齢」の指標であるDelta C-14値は懸濁POCに比べて沈降POCで大きく、いずれも深さとともに減少した。安定炭素同位体比dC13値は沈降POCに比べて懸濁POCで大きかった。沈降POCのC-14同位体比と元素組成との関係から、沈降POCのDelta C-14値は陸起源POCと表層の生物活動で生産されるPOCの混合比を表していることと、その混合比は沈降過程で変化することが示唆された。さらに、沈降POC中の陸起源成分と懸濁POC間のDelta C-14値の差は、海水中でのPOC移行に伴う経過時間を示していると考えられた。これらのことから、沈降粒子と懸濁粒子のC-14年代の差が海水柱内での懸濁POCの年齢であるとみなすことができ、日本海の深層(3km層)でのPOCの年齢は、約300年と見積もられた。

口頭

Decadal change of particulate flux in the Japan Sea/East Sea

乙坂 重嘉; 奥 俊輔*; 南 秀樹*; 皆川 昌幸*; 乗木 新一郎*

no journal, , 

世界で最大の縁辺海である日本海は、独自に深層循環を形成することなどから「ミニチュア大洋」としての特徴を持つことが知られている。また、近年の研究では、日本海における物質循環過程が、全球的な環境変動に応答して変化していることが指摘されている。本研究では、日本海における、沈降粒子束や沈降粒子中の元素組成の経年変化を評価するために、1984年に行われたセジメントトラップ実験の結果を、1999-2001年の結果と比較した。全粒子束は、この15年間で目立った経年変化は見られなかったが、表層での生物種の指標となる沈降粒子中の生物起源オパール/炭酸カルシウム比が減少していた。さらに、マンガンやコバルトといった粒子輸送経路の指標元素についても濃度減少が見られた。これらの結果から、日本海表層での生態系の変化や、深層での粒子状物質の輸送経路が経年変化していることが示唆された。

口頭

日本海東部における沈降粒子の元素組成の経年変化

乙坂 重嘉; 奥 俊輔*; 南 秀樹*; 皆川 昌幸*; 乗木 新一郎*

no journal, , 

日本海における深層循環の経年変化は全球的な温暖化と密接に関係していることが示唆されている。一方で、粒子状物質の鉛直輸送は、海洋における物質循環を議論するうえで不可欠な過程であるにもかかわらず、日本海での沈降粒子について、その元素組成の経年変化を論じた研究は皆無である。本研究では、1984年に日本海東部で実施したセジメントトラップ実験の結果を、1999年から2001年にかけて同海域で行った観測結果と比較することにより、物質循環の指標となる10元素について、沈降粒子の元素組成の経年変化を解析した。結果として、(1)生物起源粒子の特徴の変化に比べ、陸起源成分の組成の変化がより顕著であること,(2)陸起源粒子のうち、アジア大陸起源粒子の構成比が減少した可能性があること,(3)沿岸域から海盆内部への粒子輸送量が減少したこと、及び沈降粒子による人為起源微量元素の輸送量には有意な増加がないことが示唆された。

口頭

日本海におけるBa粒子束; Ba-xsの水平輸送について

奥 俊輔*; 乙坂 重嘉; 皆川 昌幸*; 南 秀樹*; 乗木 新一郎*

no journal, , 

海洋における自成性バリウム(Ba-xs)は、植物プランクトンの取り込み等によって粒子中に濃縮され、海水中を沈降すると考えられている。このためBa-xsは、海洋における物質の鉛直輸送量の指標として利用できることが提唱されているが、このためにはBa-xsの水平輸送の影響についても議論する必要がある。そこで本講演では、日本海におけるセジメントトラップ実験の結果から、Ba-xsの水平輸送の効果について考察する。日本海における沈降粒子束は、春季,秋季及び冬季の3つの極大を示し、Ba-xs粒子束もおおむね同様の季節変動を示した。深度によってその関係は異なるものの、Ba-xsの粒子束は自成性マンガン(Mn-xs)粒子束と正の相関を示した。粘土鉱物の粒子束が増加する冬季から春季にかけてMn-xsの粒子束も顕著であるという結果から、この時期に比較的大規模な粒子の水平輸送が起こったと考えられる。さらに、上記で示したBa-xs粒子束とMn-xs粒子束との関係を併せて考慮すると、日本海のような縁辺海では、Ba-xsの粒子束は生物粒子の沈降ばかりでなく水平輸送の影響を強く受けていると言える。

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