気象と物質循環構造が近年変化する湖沼・沿岸域の貧酸素化機構の解像

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本年度は4次元変分データ同化シミュレーションによって得られた水質モデルのパラメータ推定値を用いることにより，水質モデルのパラメータ設定に起因する再現予測性能の低下を極力排除した上で，将来気候が貧酸素水塊の象徴に及ぼす影響を評価した．RCP8.5に基づく将来の気候変動による水温上昇は，春から夏季にかけて貧酸素水塊の早期拡大を引き起こし，6月の月間累計体積は現況に比べて63%増加することが示された．また，現況と比べて鉛直方向への発達ペースが速く，その要因は一次生産の増加，および水温上昇に伴う無機化によるDO消費量の増加であると考えられた．また，将来気候では湾奥中層における貧酸素水塊の急激な拡大や，盛夏の体積の縮小が起き，貧酸素水塊の面積より体積，つまり水柱全体の空間分布によって評価する重要性が示唆された．また，室内実験により植物プランクトンの減少速度とその間の酸素消費量を推定することで，水質シミュレーションの再現性向上を図った．実験値を活用した3次元流動水質シミュレーションでは，酸素窒素比（結果的に炭素窒素比）が大きい程，また呼吸速度が小さい程，過飽和状態を再現できた．溶存酸素濃度の急激な日変動を再現するに当たっては，呼吸速度よりも炭素窒素比を変更した方が容易に再現性を得やすいことを示した．さらに，湖沼モデルの精度向上を図った．浅水湖沼における底層貧酸素化を招く水温成層構造の数値再現性を向上させるため，底面を非断熱とする湖沼モデルを構築しているが，非断熱モデルは断熱モデルと比べて，底面の孤立した冷水塊をより再現可能とし，結果として，モデル改良が貧酸素水塊の再現性向上に寄与した．また，日成層は一時的な溶存酸素濃度低下を招き，それが継続することによって貧酸素化し，逆に風応力により容易に底層溶存酸素濃度が回復することを示した．