主要な研究課題

海洋利用技術の環境影響評価

 持続可能な海洋利用を実現するためには、生態系を含む環境影響の予測・評価が不可欠です。潮流発電、潮流発電などの自然エネルギー、深層水利用や人工湧昇流などの海域肥沃化・漁場造成技術、海底熱水鉱床などの鉱物資源開発などによる海洋環境への影響に関して、数値モデルによるシミュレーションをベースにした研究を行っています。


海洋プラットフォーム


 具体的な対象としては、例えば海洋プラットフォームの海洋環境への影響予測に関する研究などを行ってきました。この研究では東京湾におけるメガフロート実海域実験などにおけるフィールド調査と、生態系モデルを用いた数値シミュレーションによって浮体構造物 の環境影響を検討し、浮体表面に付着する生物の活動による水質への影響とそれらの落脱による底質への影響が非常に重要であることを明らかにするとともに、 物質循環という観点から環境影響を評価しました。
 また、海底構造物等によって人工的に湧昇流を引き起こし漁場の造成をねらう技術の評価や、海底熱水鉱床開発の環境リスクに関する研究などにも取り組んでいます。


人工湧昇流技術の評価
(海底マウンド周辺の流れのシミュレーション)



海底資源開発の環境影響
(熱水鉱床付近の生態系モデル)


沿岸域の環境再生

 沿岸域環境や生態系の修復・再生に関しては、現地における観測や調査、数値モデルによるシミュレーションの両方のアプローチから研究を行っています。また、持続可能な地域社会実現のための沿岸漁業の再生プロジェクトでは、漁場環境などの自然環境のみならず、漁業者の行動分析や水産物の流通・販売戦略など多面的な視点から研究を行っています。


数値シミュレーションによる再生施策の評価(1)



数値シミュレーションによる再生施策の評価(2)



海浜生態系の修復



藻場の機能評価



沿岸漁業の操業実態


海洋環境変動の予測・リスク評価

 海洋環境変動のメカニズムを把握したり将来の環境変動を予測するためには、数値モデルによるアプローチが不可欠です。モデルを用いて環境変動を議論する際には、現実の変動する外力を駆動力としたシミュレーションが重要であることを示したり、沿岸域の現象に対するモデルの再現性の検討や高精度化を行ってきました。


氷海域の環境変動


 また、海洋における様々なスケールの現象を同時に解析するために、多段階の入れ子格子(Nested-grid)を用いて静水圧近似モデルと非静水圧モデルを結合したマルチスケール解析用の海洋モデルを開発しました。このモデルでは、例えば湾全体などの広域の計算の負荷を比較的低く抑えながら、構造物周辺など静水圧近似が成立しない場所での局所的な流場を精度良く計算することができます。環境改善や制御のために人工的に鉛直混合を促進させる技術の評価や、複雑な地形や浮力効果によって強い対流を伴う自然現象の解析など、工学から理学まで非常に広い分野への応用が期待できます。
 また、生物生産性が高く気候変動に敏感であるということなどから、地球環境にとって非常に重要な海域である氷海域の生態系モデルを開発し、氷海域生態系の特徴であるアイスアルジ(氷に付着した藻類)の役割や氷海域の物質循環に関する研究も行っています。
 さらに、化学物質等による海洋汚染のリスク評価も手がけています。


海洋汚染のリスク評価

生態系や社会経済システムのモデリング


沿岸生態系評価のための物資循環モデル


魚類の行動シミュレーション
(温暖化によるマダイの分布の変化)


海域肥沃化技術の評価のための食料経済モデル


沿岸域施策の統合的評価手法の構築