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論文

Processes affecting long-term changes in $$^{137}$$Cs concentration in surface sediments off Fukushima

乙坂 重嘉

Journal of Oceanography, 73(5), p.559 - 570, 2017/10

AA2016-0399.pdf:0.91MB

 被引用回数:9 パーセンタイル:28.97(Oceanography)

福島県,宮城県、及び茨城県の沖合71観測点で得られた表層(深度0-10cm層)堆積物中の放射性セシウムの濃度の時間変化の傾向をまとめるとともに、その変化に及ぼす堆積物の鉛直混合の影響について詳しく議論する。沿岸域(水深100m以浅の海域)における表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度は、観測点によってその速度は異なるものの、2011年から2015年までに、平均して一年あたり27%の割合で減少した。このような$$^{137}$$Cs濃度の目立った時間変化は、沖合海域では見られなかった。沿岸域における表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度減少には、堆積物の鉛直混合に伴う希釈が最も大きく寄与しており、堆積物鉛直混合モデルによる解析の結果、上記の減少率の半分以上がこの過程で説明することができた。$$^{137}$$Csを吸着した堆積物の水平移動や、堆積物からの$$^{137}$$Csの溶脱も、表層堆積物中の$$^{137}$$Cs濃度減少に寄与しているが、堆積物の鉛直混合に比べて効果は低いと推測された。

論文

Horizontal and vertical distributions of $$^{137}$$Cs in seabed sediments around the river mouth near Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

鶴田 忠彦; 原田 久也*; 御園生 敏治; 松岡 稔幸; 程塚 保行*

Journal of Oceanography, 73(5), p.547 - 558, 2017/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.93(Oceanography)

福島県の沿岸域(沖合約5km程度まで)について、海底地形、海底土の堆積状況及び海底土の放射性Csの分布状況について調査を行った。放射性Csが農集する地点は凹状の窪地を有する特異な地点に限られ、その他の地点は、陸域と比較して放射性Cs量として2から3オーダー程度少ないことが明らかになった。

論文

Preface "Radionuclides in coastal sediments after the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Distribution, dynamics and fate"

長尾 誠也*; 乙坂 重嘉; 帰山 秀樹*

Journal of Oceanography, 73(5), P. 527, 2017/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.31(Oceanography)

福島第一原子力発電所事故から5年以上が経過し、海洋環境においても多くの調査研究が進められてきた。海底堆積物中の放射性セシウムの水平分布、時系列変動については、2011年5月より、主に宮城県・福島県・茨城県・千葉県沿岸域でのモニタリング調査が続けられている。しかしながら、事故由来放射性核種による海底堆積物及び海底付近の生態系への影響評価は、その局所依存性や観測の困難さ等により、他の環境調査に比べて遅れていた。今回、「Journal of Oceanography」誌において標題の特集セクションを組み、河口,沿岸及び沖合海域における海底堆積物中の放射性セシウムの濃度分布や、その数年規模での変化傾向と要因についての4報の論文を掲載した。本解説は、その特集の企画意図を示すとともに、内容を概観するものである。

論文

Numerical experiment for strontium-90 and cesium-137 in the Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*; 外川 織彦

Journal of Oceanography, 66(5), p.649 - 662, 2010/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.02(Oceanography)

日本海におけるストロンチウム90とセシウム137の濃度分布と全存在量を計算するために数値実験を行った。モデル結果は、日本原子力研究開発機構が1997年から2002年の間に行った日本海海洋調査で得られた観測結果とよく一致した。表層におけるストロンチウム90濃度とセシウム137濃度は、それぞれ1.0-1.5Bq/m$$^{3}$$と2.0-2.5Bq/m$$^{3}$$の範囲であり、これらは北西太平洋における表層濃度と同程度である。しかしながら、中深層における濃度は外洋に比べて高く、このことは日本海において冬季の鉛直混合が活発であることを示唆している。数値実験により見積もられた日本海の海水中に含まれるストロンチウム90とセシウム137の全存在量は1.34PBq(1PBq=10$$^{15}$$Bq)と2.02PBqとなり、これらは日本海海洋調査で得られた観測データから計算された値と同程度であった。また、ストロンチウム90とセシウム137の全存在量の経年変化を計算し、1960年代半ばにそれぞれ4.86PBqと7.33PBqの最大値を示すことがわかった。

論文

Modeling of the branches of the Tsushima Warm Current in the eastern Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 広瀬 直毅*; 滝川 哲太郎*; Yoon, J.-H.*

Journal of Oceanography, 65(4), p.439 - 454, 2009/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:84.77(Oceanography)

本研究では、日本海における汚染物質の移行解明に重要となる沿岸表層流をより正確に推定するために、海洋大循環モデルを使用して対馬暖流の分枝を現実的に再現することを検討・評価した。日本海と外海を結ぶ対馬海峡と津軽海峡の境界条件として、音響ドップラー流向流速分布計(ADCP)観測で得られた流量を使用した。また、人工衛星海面高度計データと沿岸潮位計データを数値モデルに同化した。数値実験の結果、沿岸潮位計データは沿岸域の海況場を修正するのに有効であることが確認された。

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:17 パーセンタイル:56.2(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

Temporal and spatial variations of radiocarbon in Japan Sea Bottom Water

熊本 雄一郎*; 荒巻 能史*; 渡邉 修一*; 米田 穣*; 柴田 康行*; 外川 織彦; 森田 昌敏*; 下島 公紀*

Journal of Oceanography, 64(3), p.429 - 441, 2008/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:72.18(Oceanography)

1995年と2000年に、日本海において全溶存無機炭素中の放射性炭素比($$Delta$$$$^{14}$$C)を測定した。日本海は西部北太平洋における準閉鎖系の縁辺海であり、深層水及び底層水は内部で形成される。これらの測定データを歴史的な放射性炭素データとともにまとめ、2000m以深の底層水における放射性炭素の時空間的変動を明らかにした。日本海盆西部及び大和海盆の底層水における$$Delta$$$$^{14}$$Cは、1977/79年から1995年までの間に約20‰増加し、1995年から1999/2000年までの間には変化しなかった。これは、前者では底層水交換によって表層の核実験起源の放射性炭素が底層に侵入したこと、後者は底層水交換が停滞したことを示唆した。日本海盆東部では、底層水の$$Delta$$$$^{14}$$Cは1977/79年から2002年までの間に約10‰増加し、底層水交換がより弱いことを示唆した。日本海盆東部及び大和海盆における放射性炭素,トリチウム及び溶存酸素の時間的変動は、1979年から1984年までの間に底層水交換が散発的に発生したこと、1984年から2004年までの間に底層水交換が停滞したことを意味した。前者は、1976/77年の厳冬に日本海盆西部で新しく形成された底層水が日本海の深層循環によって輸送されたと考えられる。後者は底層水における核実験起源$$^{137}$$Cs及フロン-11の時間的変動と矛盾していない。

論文

Sequential forecasting of the surface and subsurface conditions in the Japan Sea

広瀬 直毅*; 川村 英之; Lee, H. J.*; Yoon, J.-H.*

Journal of Oceanography, 63(3), p.467 - 481, 2007/06

 被引用回数:28 パーセンタイル:40.68(Oceanography)

本研究は、渦解像度海水循環モデルに人工衛星データを同化することにより、日本海の現実的な変動を再現・予測するものである。このシステムでは、近似カルマンフィルターと緩和法によるデータ同化手法が重要な役割を果たしている。また、多数の人工衛星海面高度計データは時空間的に不規則に得られるため、逐次的に誤差共分散を修正した方が誤差共分散の漸近解を用いる場合より精度が高いことがわかった。最も精度が良い実験では、人工衛星海面水温データに対して平均二乗誤差が1.2$$^{circ}$$Cの差となり、海面高度計データの約半分の海面変動を計算できることが確認された。予報実験においては、持続性が予報変数・水深・海域により大きく異なることが示された。

論文

Formation rate of water masses in the Japan Sea

川村 英之; Yoon, J.-H.*; 伊藤 集通

Journal of Oceanography, 63(2), p.243 - 253, 2007/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:76.79(Oceanography)

日本海では冬季の強い対流混合によって、亜表層や中層の水塊が活発に形成されている。日本海に存在する人工放射性核種等の環境負荷物質の一部がこれらの水塊とともに表層下に輸送されることを考えれば、表層下に存在する水塊の形成量と滞留時間を見積もることは環境負荷物質の挙動を知るうえでも重要である。本研究は、三次元海水循環モデルと粒子追跡法を用いて、日本海の水塊の形成量と滞留時間を計算することを目的としている。その結果、日本海の表層下に存在する水塊の形成量は全体で約3.63Sv(1Sv=10$$^{6}$$m$$^{3}$$/s)となった。また、数値実験では水深約1500m以深の深層水はほとんど形成されなかったが、日本海の中層に存在する日本海固有水上部と日本海中層水の形成量はそれぞれ約0.37, 1.51Svと見積もられた。滞留時間に関しては、日本海固有水上部と日本海中層水の滞留時間はそれぞれ約22.6, 2.1年となり、日本海の中層に存在する水塊は数年から数十年の時間スケールの循環を持つことが定量的に確認された。

論文

Benthic front and the Yamato Basin Bottom Water in the Japan Sea

千手 智晴*; 磯田 豊*; 荒巻 能史*; 乙坂 重嘉; 藤尾 伸三*; 柳本 大吾*; 鈴木 崇史; 久万 健志*; 森 康輔*

Journal of Oceanography, 61(6), p.1047 - 1058, 2005/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:84.94(Oceanography)

日本海,日本海盆から大和海盆にかけて底層付近の詳細な水塊構造を観測した。観測は研究船白鳳丸KH03-3次航海(2002年10月14日$$sim$$19日)で行った。大和海盆の底層付近では0.085度以上の、日本海盆では0.070度以下の海水が分布しており、これらの海水は両海盆間の境界付近でestuary型のフロントを形成しながら会合していた。フロントの構造から、底層での日本海盆から大和海盆への流入と、その上層での大和海盆からの流出が示唆された。また、日本海盆から流入した底層水は、大和海盆内の時計回りの循環に捕捉され、鉛直拡散,海底加熱,酸素消費の過程を通して、大和海盆底層水に変質されると推測された。ボックスモデルにより大和海盆底層水の熱収支を解析した結果、海底加熱は鉛直拡散の約70パーセントの大きさを持ち、これらによって日本海盆からの冷たい底層水の移流効果が打ち消されていることがわかった。さらに、大和海盆底層水の平均滞留時間は9.1年であると見積もられた。

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:49.99(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

CFC indicating renewal of the Japan Sea deep water in winter 2000-2001

角皆 静男*; 河田 健太郎*; 渡邉 修一*; 荒巻 能史

Journal of Oceanography, 59(5), p.685 - 693, 2003/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:53.49

2000年と2001年、北西部日本海におけるフロン類(CFC-11)の鉛直分布を得た。2000年の観測では、ウラジオストック沖合約300kmの観測点において表面から海底直上(3400m)にかけて減少していた(6-0.3pmol/kg)。翌年の同一観測点では、底層水中で2pmol/kgが観測され、CFC-11の増加が確認されたが、この観測点の北東450kmの観測点では確認されなかった。これは、大陸棚斜面に沿って表層水が潜り込み、底層水が再生された結果と考えられる。この増加は、海底付近のみならず水深3000m以浅でも観測された。水深3000m以深の水柱におけるCFC-11存在量は、前年の4倍にあたり、前年の水柱全体の存在量の1/6程度である。この結果は、この2年間に表層水が底層水の3%を再生させた、あるいは表層・深層の海水交換が毎年起こっていると仮定して約30年で底層水の全てが表層水と入れ替わることを意味している。

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