海面からの二酸化炭素吸収に及ぼす砕波および植物プランクトンの影響

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地球温暖化問題に世界的な関心が集まるに従い,温室効果ガスとしての二酸化炭素の行方が問題となってきている(ミッシング・シンク問題).すなわち,地球規模での炭酸マスバランスからは,かなりの量の二酸化炭素が大気から海洋に吸収されていると推定されるものの,これを定量的に説明できる海洋での吸収モデルは未だ存在しない.一方,代表者らは,砕波の発生特性に関する実験的研究に基づき,砕波時の気泡混入特性の検討を続けてきた.本研究では,砕波に伴う海面のroughnessの増大のみならず,気泡混入による気液境界表面積の増大が二酸化炭素吸収能に大きな影響を与えているのではないかとの推察の真偽を実験的に明らかにするとともに,植物プランクトンによる炭素固定の影響についても検討することを目的としている.まず,気温・湿度・二酸化炭素濃度を自動制御できる装置内での砕波実験を実施した結果,砕波によるジェットの突入に伴う大規模垂直渦が発生する巻き波型砕波の場合に,水中の二酸化炭素濃度が上昇する傾向を確認できた.また,この場合の気泡混入に伴う気液境界面積は水表面の数百倍以上にも及び,二酸化炭素吸入能に大きな影響を与えることも明らかにできた.ただし,水中二酸化炭素濃度は,気泡消滅後直ちに低減する場合が多く,水中での炭素固定機能が発達していなければ,二酸化炭素濃度フラックスの平衡化作用により,空気中に戻ってしまうことが明らかとなった.そこで,水中の植物プランクトンによる炭素固定能を検討するため,珪藻類が多数存在する夏期都市河川中での二酸化炭素濃度,酸素濃度,水温,日射量などに関する現地観測を実施した.その結果,二酸化炭素濃度や酸素濃度が日射量と顕著な時間応答関係を有し,炭素固定に多大な影響を及ぼすことを明らかにすることができた.