COLLOQUIUM No. 627 (17:00-, 21 June 2018)

Ms. D. Yan (Chair: Prof. Suzuki)



The seeding of ice algal blooms in Arctic pack ice: The multiyear ice seed repository hypothesis. J. Geophys. Res. Biogeosci. 122, 1529–1548 (2017).
L. M. Olsen1, S. R. Laney2, P. Duarte1, H. M. Kauko1, M. Fernández-Méndez1, C. J. Mundy3, A. Rösel1, A. Meyer1, P. Itkin1, L. Cohen1, I. Peeken4, A. Tatarek5, M. Róźańska-Pluta5, J. Wiktor5, T. Taskjelle6, A. K. Pavlov1, S.R. Hudson1, M. A. Granskog1, H. Hop1,7, and P. Assmy1 (1NPI, Fram Centre, 2Biology Department, WHOI, 3CEOS, University of Manitoba, 4AWI Helmholtz Center for Polar and Marine Research, 5IOPAS, 6Department of Physics and Technology, University of Bergen, 7Department of Arctic and Marine Biology, Faculty of Biosciences, Fisheries and Economics, UiT, Arctic University of Norway)

 During the Norwegian young sea ICE expedition (N-ICE2015) from January to June 2015 the pack ice in the Arctic Ocean north of Svalbard was studied during four drifts between 83° and 80°N. This pack ice consisted of a mix of second year, first year, and young ice. The physical properties and ice algal community composition was investigated in the three different ice types during the winter-spring-summer transition. Our results indicate that algae remaining in sea ice that survived the summer melt season are subsequently trapped in the upper layers of the ice column during winter and may function as an algal seed repository. Once the connectivity in the entire ice column is established, as a result of temperature-driven increase in ice porosity during spring, algae in the upper parts of the ice are able to migrate toward the bottom and initiate the ice algal spring bloom. Furthermore, this algal repository might seed the bloom in younger ice formed in adjacent leads. This mechanism was studied in detail for the dominant ice diatom Nitzschia frigida. The proposed seeding mechanism may be compromised due to the disappearance of older ice in the anticipated regime shift toward a seasonally ice-free Arctic Ocean.

COLLOQUIUM No. 626 (17:00-, 14 June 2018)

Mr. Z. Chen (Chair: Mr. K. Yoshida)



The effect of organic carbon on fixed nitrogen loss in the eastern tropical South Pacific and Arabian Sea oxygen deficient zones. Limnol. Oceanogr., 59, 1267–1274 (2014).
B. X. Chang1,2, J. R. Rich3, A. Jayakumar2, H. Naik4, A. K. Pratihary4, R. G. Keil1, B. B. Ward2, and A. H. Devol1 (1School of Oceanography, University of Washington, 2Department of Geosciences, Princeton University, 3Department of Ecology & Environmental Biology, Center for Environmental Studies, Brown University, 4CSIR Centre for Excellence in Aquatic Biogeochemistry, Chemical Oceanography Division, NIO)

 全球の海洋の3つの主要な酸素欠乏域(ODZs)である東部熱帯南太平洋(ETSP)、東部熱帯北太平洋(ETNP)、とアラビア海(AS)は、海洋の固定窒素(N)損失の大部分と全海洋N損失の半分を占める。有機物の投入は、N除去の2つ主な経路(脱窒およびアナモックス)の絶対的および相対的な重要性を大きく制御する。本研究は、グルコースと天然由来の溶存態および粒子態の有機質(DOMおよびPOM)の添加に対するETSPとAS ODZsでのN損失の応答を調査した。ETSP ODZでは、グルコースの添加は脱窒を増加させたが(5日後に1.6倍増加)、アナモックスは減少した(5日後に14倍減少)。AS ODZでは、DOMではなくPOMのみの脱窒速度が酸素躍層底部で著しくに増加した(2日後に5.4–6.4倍増加)が、第二亜硝酸塩極大では増加しなかった。これらの結果は、本研究時にETSPおよびAS ODZで、有機物供給によって一般に脱窒が制限されたことを示唆しているが、供給される有機物の不安定性も重要であった。興味深いことに、ETSPおよびAS培養で生産された15N2は、アナモックスの影響を考慮すると、反応物に対して二項分布しなかった。これは未知の窒素産生機構またはN除去の経路を示唆した。

COLLOQUIUM No. 625 (17:00-, 7 June 2018)

Mr. J. Li (Chair: Prof. Kameyama)



A survey of carbon monoxide and non-methane hydrocarbons in the Arctic Ocean during summer 2010. Biogeosciences, 10, 1909-1935 (2013).
S. Tran1, B. Bonsang1, V. Gros1, I. Peeken2,3, R. Sarda-Esteve1, A. Bernhardt2, and S. Belviso1 (1LSCE,UVSQ, 2AWI, 3MARUM)

 During the ARK XXV 1+2 expedition in the Arctic Ocean carried out in June–July 2010 aboard the R/V Polarstern, we measured carbon monoxide (CO), nonmethane hydrocarbons (NMHC) and phytoplankton pigments at the sea surface and down to a depth of 100 m. The CO and NMHC seasurface concentrations were highly variable; CO, propene and isoprene levels ranged from 0.6 to 17.5 nmol L-1, 1 to 322 pmol L-1 and 1 to 541 pmol L-1, respectively. The CO and alkene concentrations as well as their sea–air fluxes were enhanced in polar waters off of Greenland, which were more stratified because of ice melting and richer in chromophoric dissolved organic matter (CDOM) than typical North Atlantic waters. The spatial distribution of the surface concentrations of CO was consistent with our current understanding of CO-induced UV photoproduction in the sea. The vertical distributions of the CO and alkenes were comparable and followed the trend of light penetration, with the concentrations displaying a relatively regular exponential decrease down to non-measurable values below 50 m. However, no diurnal variations of CO or alkene concentrations were observed in the stratified and irradiated surface layers. On several occasions, we observed the existence of subsurface CO maxima at the level of the deep chlorophyll maximum. This finding suggests the existence of a nonphotochemical CO production pathway, most likely of phytoplanktonic origin. The corresponding production rates normalized to the chlorophyll content were in the range of those estimated from laboratory experiments. In general, the vertical distributions of isoprene followed that of the phytoplankton biomass. These data support the existence of a dominant photochemical source of CO and light alkenes enhanced in polar waters of the Arctic Ocean, with a minor contribution of a biological source of CO. The biological source of isoprene is observed in the different water masses but significantly increases in the warmer Atlantic waters.

COLLOQUIUM No. 624 (17:00-, 31 May 2018)

Ms. L. Evans (Chair: Prof. Nishioka)



Behavior of trace metals in the sediment pore waters of intertidal mudflats of a tropical wetland. Environ. Toxicol. Chem, 19, 535-542 (2000).
K.-T. Yu1, M. H-W. Lam1, Y.-F. Yen2, and A. P. K. Leung2 (1Centre for Coastal Pollution and Conservation, City University of Hong Kong, 2Department of Chemistry, Hong Kong University of Science and Technology)

 Vertical profiles of dissolved Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, Fe, and Mn in the sediment pore waters of the intertidal mudflats of the Mai Po and Inner Deep Bay Ramsar Site of Hong Kong, People’s Republic of China, were measured using the polyacrylamide gel diffusive equilibration thin film (DET) technique. The ranges of concentrations of dissolved Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, Fe, and Mn in the pore water of the top 0 to 20 cm of sediment were 2.2 to 10.0 nM, 346.0 to 950.0 nM 243.8 to 454.8 nM, 23.2 to 51.2 nM, 39.8 to 249.5 mM, and 13.4 to 20.7 mM, respectively. Enrichment of these trace metals was observed in the upper 0 to 7 cm layer. Profiles of conditional distribution coefficient, log(KD), of the trace metals and results of multiple regression analysis have revealed that reduction of Mn (hydrous) oxides was the major remobilization mechanism for Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn in the mudflats. Benthic diffusive fluxes of these trace metals from the mudflats were also estimated on the basis of the concentration gradients of trace metals between surface sediments and the overlying water column. The magnitude of the estimated diffusive fluxes followed the order Zn > Cr > Cu > Pb > Cd.

COLLOQUIUM No. 623 (17:00-, 24 May 2018)

Mr. K. Yoshida (Chair: Dr. B. Li)



Diurnal variation in the coupling of photosynthetic electron transport and carbon fixation in iron-limited phytoplankton in the NE subarctic Pacific. Biogeosciences, 13, 1091-1035 (2016).
N. Schuback1, M. Flecken2, M. T. Maldonado1, and P. D. Tortell1,3 (1EOAS, University of British Colombia, 2RWTH Aachen University, 3Department of Botany, University of British Colombia)

 高速反復蛍光光度法(FRRF)を含むクロロフィルa可変蛍光解析は、時空間的にこれまで行えなかったような高解像度で植物プランクトンの基礎生産を見積もることを可能するかもしれない。FRRFでの基礎生産速度は、光化学系IIの電荷分離(ETRRCII)の見積もりに基づくが、この値を生態学的に重要な炭素固定の単位に変換する必要がある。ETRRCIIと炭素固定との間の変動の原因を理解することは、植物プランクトンの光合成に関する生理学的な知見を与え、FRRFを基礎生産の測定手段として応用する上で重要である。本研究では、鉄制限海域である東部北太平洋亜寒帯域で植物プランクトンの炭素固定とETRRCIIを同時に測定し、日内周期を明らかにした。ETRRCIIは光利用可能性の日周変化とよく同期したが、炭素固定速度は、鉄制限下では内在的な代謝エネルギー分配の変化に影響を受けているようだった。ETRRCIIと炭素固定速度の異なる日内周期は、ETRRCIIから炭素固定への換算係数(Kc / nPSII)の3.5倍の変動をもたらした。ゆえに、一定のKc / nPSIIを用いると、植物プランクトンの炭素固定の日周変化はFRRFでは十分にとらえることはできない。本研究では、さらに複数の生理学的測定を行うことによって、大きいKc / nPSIIが余剰な光環境下で見られることを明らかにし、FRRFで測定した光合成色素アンテナからの非光化学消光(NPQ)の増加と関連していることを明らかにした。NPQ とKc / nPSIIとの相関はさらなる検証を必要とするが、FRRF測定単独での植物プランクトンの炭素固定速度の見積もりを改良する可能性がある。

COLLOQUIUM No. 622 (17:00-, 17 May 2018)

Mr. K. Fujita (Chair: Prof. Watanabe)



The anthropogenic perturbation of the marine nitrogen cycle by atmospheric deposition: Nitrogen cycle feedbacks and the 15N Haber-Bosch effect. Global Biogeochem. Cycles, 30, 1418-1440 (2016).
S. Yang1 and N. Gruber1 (1Environmental Physics, IBP, ETH Zurich)

 過去100年間、人為起源の窒素放出は海洋への窒素沈積を大きく増加させてきた。しかし、その結果の影響とフィードバック効果はあまり理解されておらず、また定量化されていない。本研究では、窒素沈積の5つのシナリオを用いたCESM(the Community Earth System Model)v1.2の海洋成分(他の全ての強制力は不変だとする)によって1850年から2100年までのシミュレーションを行なった。全球の海洋の純一次生産量はこの栄養塩の増加に応じてほとんど増加しないが、輸送速度が強化され、またそれによって酸素極小海域が拡大することで、遠洋と海底の脱窒や栄養塩の埋没が約5%まで増加する結果となった。さらに、表層の固定窒素の利用効率は強化され、全球の海洋の窒素固定を10%以上減少させる結果となった。これらの負のフィードバックが2000年までに約60%の窒素沈積を除去するにも関わらず、人為起源窒素の流入はその沈積のシナリオ次第で海洋上層のN量を9〜22 Tg N yr-1と変動を大きくさせた。過剰な窒素は高い濃度まで蓄積し、ほとんどの海域で海洋の固定窒素のδ15Nの負の傾向を引き起こす。この傾向を本研究では15N Haber-Bosch効果と呼んでいる。表層の窒素利用効率と窒素のフィードバックの変化によって、NO3-の𝛿15Nも変化する。それによってNO3-の𝛿15Nが、大気からの窒素沈積の変化の全球的な影響を研究する上で良いツールとなるが複雑な記録因子となっていることがわかった。

COLLOQUIUM No. 621 (17:00-, 25 January 2018)

Ms. D. Yan (Chair: Prof. Suzuki)



Photoprotection and recovery of photosystem II in the Southern Ocean phytoplankton, Polar Sci., 12, 5–11 (2017).
T. Katayama1, R. Makabe2, 3, M. Sampei4, H. Hattori5, H. Sasaki6 and S. Taguchi1 (1Faculty of Science and Engineering, Soka University, 2National Institute of Polar Research, 3SOKENDAI, 4Faculty of Fisheries Sciences, Hokkaido University, 5Faculty of Biology, Tokai University, 6Faculty of Science and Engineering, Ishinomaki Senshu University)

 The future shoaling of surface mixed layer depth due to global warming will expose natural assemblages of phytoplankton to increased mean light. Under these conditions, photoprotective acclimation against high light can determine ecological success. We investigated photoprotective responses to sunlight and recovery from photodamage of photosystem II (PSII) in natural assemblages north and south of the Polar Front (PF). The decrease in the maximum quantum yield (Fv/Fm) of PSII during direct sunlight exposure for 2 h was moderated progressively by the enhancement of diatoxanthin synthesis. When the light-exposed cells were incubated under three reduced light conditions, Fv/Fm recovered to more than the initial values north of the PF but did not reach initial values south of the PF. Temperatures higher in the north than the south of the PF could have induced the faster recovery from photodamage of PSII in assemblages north of the PF. These northern assemblages may be able to acclimate to fast-changing light conditions.

COLLOQUIUM No. 620 (17:00-, 18 January 2018)

Ms. X. Yu (Chair: Prof. Suzuki)



Phytoplankton pigment absorption: A strong predictor of primary productivity in the surface ocean. Deep-Sea Res. Pt I, 54, 155-163 (2007).
Marra, J1, C. C. Trees2, J. E. O’Reilly3 (1Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, 2Center for Hydrologic Optics and Remote Sensing, San Diego State University, 3Northeast Fisheries Science Center, NOAA)

 Over a range of trophic conditions in the ocean, we argue that variations in productivity are more closely related to variations in phytoplankton absorption than to variations in the chlorophyll-a (Chl-a) concentration. Our analysis suggests that environmental variability is expressed through the absorption properties of phytoplankton pigments rather than their quantity, and that productivity normalized to absorption is relatively invariant in the world ocean. The relationship between primary productivity and phytoplankton absorption makes possible a more direct approach to the estimation of ocean productivity from satellite sensors.

COLLOQUIUM No. 619 (17:00-, 21 December 2017)

Ms. R. Nitanai (Chair: Prof. Suzuki)



Temporal variability of nitrogen fixation and particulate nitrogen export at Station ALOHA, Limnol. Oceanogr., 62, 200–216 (2017).
D. Böttjer1,2, J. E. Dore3, D. M. Karl1,2, R. M. Letelier2,4, C. Mahaffey5, S. T. Wilson1,2, J. Zehr2,6, and M. J. Church1,2 (1Department of Oceanography, SOEST, 2Daniel K. Inouye C-MORE, 3Department of LRES, 4CEOAS, OSU, 5Department of Earth, Ocean, and Ecological Sciences, 6Ocean Sciences Department)

 我々は、約9年(2005年6月–2013年12月)の北太平洋亜熱帯循環域内のStation ALOHA (22°45‘N, 158°W)における海洋上部(0 mから125 m)の窒素固定速度測定値を、150 mにおける粒子態窒素(PN)輸送と組み合わせて、報告する。2005年6月から2012年6月までの間、ガス泡とした15N2のトレーサー添加に基づき窒素固定速度が測定された。2012年 8月を最初として、初めに15N2を濾過した海水に溶かし、その15N2に富んだ水を窒素固定培養容器に加えることにした。方法論の直接比較によって、15N2に富んだ海水を添加した場合の深度積算速度は、15N2のガス泡を添加した場合の2倍という堅固な関係が明らかになった。この関係に基づいて、測定初期の値を修正し、得られた窒素固定速度を全時系列(n=71)で平均化したところ、230 ± 136 μmol N m-2 d-1であった。同位体マスバランスモデルと組み合わせた沈降PNの15N同位体組成の解析により、2006–2013年の間、窒素固定がPN輸送の26–47 %を支えていたことが明らかになった。これら寄与率と測定された窒素固定速度から導き出された窒素輸送は、502–919 μmol N m-2 d-1の範囲内であり、これは1.5–2.7 mol C m-2 yr-1の純群集生産(NCP)速度に相当し、同観測点で行われた過去の独立したNCP推定値と一致した。

COLLOQUIUM No. 618 (17:00-, 17 December 2017)

Mr. I. Nakagawa (Chair: Mr. Shibano)



The influence of mesoscale physical structure in the phytoplankton taxonomic composition of the subsurface chlorophyll maximum off western Baja California. D. S. Res. Ocgraph., 70, 91-102 (2012).
A. Almazan-Becerril1, D. Rivas2, E. Garcie-Mendoza2 (1Unidad de Ciencias del Agua, 2Departamento de Oceanografıa Biologica)

 SCMの分布やその層内での植物プランクトンの種組成、そして光合成活性についての研究が2003年10月にバハカリフォルニアで行われた。SCMの特徴は水門地理学的な変動と関連付けられており、その間における中規模の 物理的構成とも関連付けられた。SCMではchemotaxonomic研究によって、7つの植物プランクトンのグループが検出された。それぞれ、珪藻・円石藻・黄色藻類・プラシノ藻類・クリプト藻類・プロ黒尾コッカス・シアノバクテリアである。 これらのグループの分布は異なっており、亜寒帯や亜熱帯、熱帯の水の相互関係によって特徴づけられる循環パターンと関連づけられた。渦と蛇行流がこのエリアで検出され、それらの構成はSCMの震度や植物プランクトンの 光合成効率、クロロフィル濃度に直接影響を及ぼした。高いクロロフィル濃度(1.6 mg m-3)と光合成活性で特徴付けられる渦は、対象海域の北部で検出された。セドロス島の北西部に位置する渦だと、 その真ん中はクロロフィル濃度が1.2 mg m-3で他はモード水と似ており、それは最も高いクロロフィル濃度と光合成活性を示した。また、クロロフィル濃度と光合成活性はこれらの渦の外側で低くなった。 シアノバクテリアはこれらのエリアのSCMで支配的であった。

COLLOQUIUM No. 617 (17:00-, 17 December 2017)

Ms. R. Banba (Chair: Mr. Shibano)



Both soluble and colloidal iron phases control dissolved iron variability in the tropical North Atlantic Ocean. Geochim. Cosmochim. Acta Res. 125, 539-550 (2014).
J. N. Fitzsimmons1, E. A. Boyle2 (1MIT/WHOI Joint Program in Chemical Oceanography, 2MIT)

 溶存鉄(dFe,< 0.4 μm)の< 0.02 μm サイズ画分である真の溶存態(sFe)鉄と0.02 μm < Fe < 0.4 μm サイズ画分であるコロイド態(cFe)を北大西洋熱帯域の7測点で調査し、そ の結果を同じ地域で調査が行われたBergquist et al.(2007)の溶存鉄のサイズ画分に関する研 究と比較した。北アフリカのダストプルームの風下では、6測点においてcFe が表層dFe プールの80±7%を占め、大気由来のFe はコロイド態鉄として維持されているという仮説 を支持する形となった。クロロフィル亜表層極大層(DCM)において、コロイド態鉄は極 小となるか、完全に消えていた。このことが示唆しているのは、DCM において、cFe は微 生物によって優先的に取り込まれている、あるいはスキャベンジや凝集をうけているとい うことである。再無機化層では、sFe は亜熱帯ジャイアのような測点(76 % sFe ; [sFe] = 0.42±0.03 nmol/kg)と酸素極小域(OMZ)(56% sFe ; [sFe] = 0.65±0.03 nmol/kg)の両方 で支配的な画分となった。酸素濃度が中間の測点(100-110 μmol/kg)における再無機化 層でのみ、コロイド態鉄が支配的となった(dFe の58%寄与)。このことによって、Fe が 多いOMZ とFe が少ないジャイアの水の混合によって、cFe はdFe を減少させる導管とし ての役割を果たしている可能性が示された。北大西洋深層水(NADW)は典型的なsFe 濃 度である0.34±0.05nmol/kg であった。底層水と混合しているNADW/大西洋底層水で構成 されている最も深いサンプルは、大西洋中央海嶺を通過する間に熱水噴出孔からのFe の インプットがあることで、~0.1 nmol/kg に達していた。このサンプルでは、sFe はdFe と 一致して増加しなかった。このことから、潜在的な熱水由来のFe の寄与はコロイド態で あることが示された。概して、この研究の結果は、コロイド画分のFe が主としてdFe の 変動性をコントロールしているというBergquist et al.(2007)の以前の仮説に反するものであ った。代わりに、真の溶存態・コロイド態Fe は変動的であり、北大西洋にわたって観測 されるdFe の変動性に両方が寄与しているということを示唆した。DCM 以深において、 dFe がおおよそ50―50%真の溶存態とコロイド態に分画されるということは、2つの分画 メカニズムのうち1 つが維持されることを示唆している(1)真の溶存態とコロイド態Fe の交換速度は“定常状態”に達していて、地域性を超えて、独自に分画されたFe ソース によって覆われることが可能である。(2)2つのサイズ間でFe と結合している配位子 の分画は外洋では変動的で、dFe のサイズ画分を直接コントロールしている。

COLLOQUIUM No. 616 (17:00-, 7 December 2017)

Ms. S. Shukuda (Chair: Mr. Yamasaki)



Estimating carbonate parameters from hydrographic data for the intermediate and deep waters of the Southern Hemisphere oceans, Biogeosciences, 10, 6199–6213, (2013).
H. C. Bostock1, S. E. Mikaloff Fletcher1 and M. J. M. Williams1 (1National Institute of Water and Atmospheric Research Ltd.)

 全球データセットから海洋炭素系データを使う事によって、いくつかの線形重回帰(MLR) アルゴリズムを構築した。これらは、水理学データ(温度、塩分、溶存酸素)から南緯25° より南側の海域における中層水、底層水のアルカリ度と溶存無機炭素(DIC)を見積もる。 モンテカルロ法を用いて、27.5 のポテンシャル密度(σθ)において、異なるMLR アルゴ リズムにより、2 つの領域の最適な区切り(ブレイクポイント)を求めた。このアルゴリズム は、DIC についてはR2=0.98、アルカリ度についてはR2=0.91 の良い見積もりを与える。 また、アラゴナイトとカルサイト飽和度についてもR2=0.99 と良く一致する。これらのア ルゴリズムとthe CSIRO Atlas of Regional Seas (CARS)を合わせることで、カルサイト飽 和面(CSH)とアラゴナイト飽和面(ASH)を南大洋において0.5°の空間分解能でマッピ ングした。これらのマップは、以前にグリッドされたGLODAP のデータよりも、より詳細 でより海洋学と調和している。この高い分解能のASH マップは、極前線(Polar front)にお いて劇的に浅くなることを明らかにした。南緯40°より北側のCSH は、大西洋で最も深 く(~4000m)、太平洋でより浅く(~2750m)なっている。一方、CHS はインド海にお いては3200~3400mに位置する。海洋における人為起源二酸化炭素の取り込みは、中層水 と底層水でのDIC と水理学データ間の関係を時間とともに変化させるであろう。そのため、 継続的なサンプリングが必要になる。また、このMLR アルゴリズムは、これらの変化を説 明するために、将来、調節することが必要になるだろう。

COLLOQUIUM No. 615 (17:00-, 16 November 2017)

Mr. R. Yamasaki (Chair: Ms. Li)



Slow acidification of the winter mixed layer in the subarctic western North Pacific, J. Geophys. Res. Oceans, 122, 6923-6935 (2017).
M. Wakita1, A. Nagano2, T. Fujiki2 and S. Watanabe1 (1MIO, JAMSTEC, 2Research and Development Center for Global Change, JAMSTEC)

 本研究は1999年から2015年に集められた炭酸系データを用いて、北太平洋西部亜寒帯域における時系列測点での海洋酸性化の研究を行った。測点K2での年平均pHは、人為起源CO2の海洋による取り込みに主に応答して、 0.0025 ± 0.0010 year−1の速さで減少した。Revelle factorは急激に上昇(0.046 ± 0.022 year−1)し、この海域における緩衝能力が他の測点よりもより速く減少していることを示している。西部亜寒帯域において、 冬季のpHは0.0008 ± 0.0004 year−1とゆっくりとした速さで減少している。これは全炭酸(DIC)の増加の速さが弱まったこと及び、全アルカリ度(TA)の増加が寄与していた。DIC増加の弱まりは、密度躍層の沈下と上層の 密度躍層からの鉛直拡散フラックスの減少に伴う表層水密度の減少により引き起こされた。これらの物理的な変化は、西部亜寒帯渦の北方向への収縮と地球温暖化により主に生じた。一方、TAの増加に対する表層水密度の減少の 寄与は、弱まった鉛直混合フラックスの寄与により打ち消されている。冬季のTAの増加は、冬の間、生物の石灰化作用が弱まることによるTAの蓄積により主に引き起こされると推測した。

COLLOQUIUM No. 614 (17:00-, 9 November 2017)

Ms. B. Li (Chair: Mr. Yamasaki)



Annual sea-air CO2 fluxes in the Bering Sea: Insights from new autumn and winter observations of a seasonally ice-covered continental shelf. J. Geophys. Res. Oceans, 119, 6693-6708 (2014)
J. N. Cross1, 2, J. T. Mathis1, 2, K. E. Frey3, C. E. Cosca1, S. L. Danielson2, N. R. Bates4, R. A. Feely1, T. Takahashi5 and W. Evans1, 2 (1NOAA, PMEL, 2OARC, University of Alaska, 3Graduate School of Geography, Clark University, 4BIOS, 5LDEO)

 High-resolution data collected from several programs have greatly increased the spatiotemporal resolution of pCO2(sw) data in the Bering Sea, and provided the first autumn and winter observations. Using data from 2008 to 2012, monthly climatologies of sea-air CO2 fluxes for the Bering Sea shelf area from April to December were calculated, and contributions of physical and biological processes to observed monthly sea-air pCO2 gradients (ΔpCO2) were investigated. Net efflux of CO2 was observed during November, December, and April, despite the impact of sea surface cooling on ΔpCO2. Although the Bering Sea was believed to be a moderate to strong atmospheric CO2 sink, we found that autumn and winter CO2 effluxes balanced 65% of spring and summer CO2 uptake. Ice cover reduced sea-air CO2 fluxes in December, April, and May. Our estimate for ice-cover corrected fluxes suggests the mechanical inhibition of CO2 flux by sea-ice cover has only a small impact on the annual scale (<2%). An important data gap still exists for January to March, the period of peak ice cover and the highest expected retardation of the fluxes. By interpolating between December and April using assumptions of the described autumn and winter conditions, we estimate the Bering Sea shelf area is an annual CO2 sink of ∼ 6.8 Tg C yr−1. With changing climate, we expect warming sea surface temperatures, reduced ice cover, and greater wind speeds with enhanced gas exchange to decrease the size of this CO2 sink by augmenting conditions favorable for greater wintertime outgassing.

COLLOQUIUM No. 613 (17:00-, 2 November 2017)

Mr. Y. Shibano (Chair: Ms. Evans)



Okhotsk Sea intermediate water formation deduced from oxygen isotope systematics. J. Geophys. Res., 106, 31.075-31,084, (2001).
M. Yamamoto1, N. Tanaka1 and S. Tsunogai1 (1Graduate School of Environment Earth Science, Hokkaido University)

 オホーツク海中層水の形成のメカニズムを明らかにするために、オホーツク海と北太平洋西部周辺で採集されたサンプルにおいて、塩分や他のルーチン測定項目及び、δ18Oが分析された。オホーツク海のδ18と塩分の関係は、オホーツク海に水を送っている太平洋西部亜極域のδ18Oと塩分の関係と明らかに異なっていた。オホーツク海の中層水は、同密度では西部亜極域の水よりも塩分が低かったが、δ18Oの値が等しい部分、特に密度が26.5<σθ<27.0の範囲では、より高い塩分であった。これはおそらく、海氷の形成中につくられた濃い陸棚水と付近の水との混合が原因である。海氷の形成によって取り除かれた淡水の量が、オホーツク海中層水の塩分偏差から見積もられた。オホーツク海中層水から取り除かれた淡水の計算量は、オホーツク海において0.6-3.8年で形成される海氷量と一致した。これは、オホーツク海中層水の残留時間は数年であることを示している。

COLLOQUIUM No. 612 (17:00-, 26 October 2017)

Mr. K. Fujita (Chair: Mr. Yamasaki)



Increasing anthropogenic nitrogen in the North Pacific Ocean. Science, 346, 1102-1106 (2014).
Il-N. Kim1, K. Lee1, N. Gruber2, D. M. Karl3, J. L. Bullister4, S. Yang2 and T-W. Kim5 (1School of Environmental Sciences and Engineering, POSTECH. 2Environmental Physics Group, IBP. 3Daniel K. Inouye C-MORE, University of Hawaii at Manoa. 4PMEL, NOAA. 5Ocean Circulation and Climate Research Division, KIOST.)

 近年、北東アジアにおいて人為起源の活性化窒素の放出が増加しており、それにより北太平洋の広範囲に渡って多くの窒素が蓄積され、その結果海洋上層において硝酸(N)濃度が著しく増加した。リン酸(P)に比べて過剰なNの増加速度はアジア大陸付近で最高(約0.24 micromoles kg-1 year-1)であり、北太平洋の東方向に行くにつれて速度は減少していることがわかった。これは大気の窒素蓄積の量と分布に一致している。北太平洋上層の人為由来のN増加は、北太平洋におけるN制限された海域の一次生産を高め、潜在的に北太平洋を長期的にN制限からP制限へと変化をもたらすかもしれない。

COLLOQUIUM No. 611 (17:00-, 19 October 2017)

Ms. O. T. N. Bui (Chair: Dr. Kameyama)



A significant methane source over the Chukchi Sea shelf and its sources. Cont. Shelf Res. 148, 150-158 (2017).
Y. Li1, L. Zhan1, J. Zhang1, L. Chen1, J. Chen2, Y. Zhuang2 (1 Key Laboratory of GCMAC, Xiamen, China, 2 Laboratory of Marine Ecosystem and Biogeochemistry, Hangzhou, China)

  Dissolved methane (CH4) was measured at various depths in the western Arctic Ocean. The CH4 concentrations at the surface show an increasing trend northward toward stations at the shelf break and a decreasing trend toward stations in the Canada Basin. The mean sea-to-air flux is estimated to be 10.08 μmol/m2/d, indicates that the Chukchi Sea shelf (CSS) is an active site of CH4. Methane concentrations at the shelf stations increase from the surface to the bottom, and the maximum nutrient concentrations occur in the bottom layer. Strong correlations exist between CH4 and PO43-, SiO42-, or NO2-, suggesting that the production of CH4 is likely related to the degradation of organic matter in the sediment, supporting a biogenic source. At the slope and basin stations, the maximum values were observed in the subsurface of the upper halocline layer (UHL), and the concentrations decrease with increasing depth. The CH4 concentrations are elevated by ~7.9 nmol/L in the UHL compared with the homogeneous CH4 concentrations observed in the deep water. The elevated values in the UHL result primarily from northward spreading of CH4-rich water from the shelf. A mass balance model was used to calculate the CH4 budget in the CSS. The results show that effluxes of CH4 from the sediment-water interface and the in situ production of CH4 represent the major sources of CH4 over the CSS (95%). The main outputs for CH4 in the CSS are the sea-to-air flux and oxidation of CH4 in the water column, which account for 95% of the CH4 exports.

COLLOQUIUM No. 610 (17:00-, 12 October 2017)

Ms. L. Evans (Chair: Mr. Shibano)



Sediment transport by sea ice in the Chukchi and Beaufort Seas: Increasing importance due to changing ice conditions? Deep-Sea Res. 52, 3281-3302 (2005).
H. Eicken1, R. Gradinger2, A. Gaylord3, A. Mahoney1, I. Rigor4, and H. Melling5. (1Geophysical Institute, UAF. 2Institute of Marine Science, UAF. 3Nuna Technologies. 4APL-UW. 5Institute of Ocean Sciences.)

 Sediment-laden sea ice is widespread over the shallow, wide Siberian Arctic shelves, with off-shelf export from the Laptev and East Siberian Seas contributing substantially to the Arctic Ocean’s sediment budget. By contrast, the North American shelves, owing to their narrow width and greater water depths, have not been deemed as important for basin-wide sediment transport by sea ice. Observations over the Chukchi and Beaufort shelves in 2001/02 revealed the widespread occurrence of sediment-laden ice over an area of more than 100,000 km2 between 68 and 74˚N and 155 and 170˚W. Ice stratigraphic studies indicate that sediment inclusions were associated with entrainment of frazil ice into deformed, multiple layers of rafted nilas, indicative of a flaw-lead environment adjacent to the landfast ice of the Chukchi and Beaufort Seas. This is corroborated by buoy trajectories and satellite imagery indicating entrainment in a coastal polynya in the eastern Chukchi Sea in February of 2002 as well as formation of sediment-laden ice along the Beaufort Sea coast as far eastward as the Mackenzie shelf. Moored upward-looking sonar on the Mackenzie shelf provides further insight into the ice growth and deformation regime governing sediment entrainment. Analysis of Radarsat Synthetic Aperture (SAR) imagery in conjunction with bathymetric data help constrain the water depth of sediment resuspension and subsequent ice entrainment (>20m for the Chukchi Sea). Sediment loads averaged at 128 t km-2, with sediment occurring in layers of roughly 0.5m thickness, mostly in the lower ice layers. The total amount of sediment transported by sea ice (mostly out of the narrow zone between the landfast ice edge and waters too deep for resuspension and entrainment) is at minimum 4 x 106 t in the sampling area and is estimated at 5–8 x 106 t over the entire Chukchi and Beaufort shelves in 2001/02, representing a significant term in the sediment budget of the western Arctic Ocean. Recent changes in the Chukchi and Beaufort Sea ice regimes (reduced summer minimum ice extent, ice thinning, reduction in multi-year ice extent, altered drift paths and mid-winter landfast ice break-out events) have likely resulted in an increase of sediment-laden ice in the area. Apart from contributing substantially to along- and across-shelf particulate flow, an increase in the amount of dirty ice significantly impacts (sub-) ice algal production and may enhance the dispersal of pollutants.

COLLOQUIUM No. 609 (17:00-, 3 August 2017)

Mr. Z. Chen (Chair: Ms. Li)



Fixed nitrogen loss from the eastern tropical North Pacific and Arabian Sea oxygen deficient zones determined from measurements of N2:Ar. Global Biogeochem. Cycles, 26, GB3030, doi:10.1029 (2012).
B. X. Chang1,2, A. H. Devol1 and S. R. Emerson1 (1School of Oceanography, University of Washington, 2Now at Department of Geosciences, Princeton University)

 脱窒による過剰N2 (N2 excess)の見積に関する先行研究は、硝酸塩不足型手法(nitrate deficit-type methods)が主要な酸素枯渇海域(ODZ)における固定窒素(N)損失の過小評価であることを示唆している。過剰N2方法は固定N対リン酸塩あるいは酸素の化学量論の仮定に依存しないため、N損失の経路に関する不確さを避け、硝酸塩不足型手法に比べて、利点を持つ。東部北太平洋熱帯域での二つの観測点とアラビアODZでの一つの観測点からのN2:Arの測定は、脱窒により過剰N2を決めるために用いられている。この二つの海域において、過剰N2は量的に固定Nの不足と匹敵した。東部北太平洋域熱帯ODZにおいて、表層の過剰N2は約0 μMであり、固定Nの不足の最大値13.5±1.5と12.3±1.5 μM Nに比べ、13.7±1.8と10.8±1.9 μM Nの最大値まで上昇する。アラビアODZ域において、固定Nの不足の最大値が12.5±1.0 μM Nであることに比べ、過剰N2の最大値は11.1±1.5 μM Nである。ODZ域の海水の体積と滞留時間が同じと考えた場合、これらの結果は、先行研究の硝酸塩不足型手法に基づくODZにおける固定Nの損失の見積もりは妥当であろうことを示唆する。

COLLOQUIUM No. 608 (17:00-, 27 July 2017)

Ms. S. Shukuda (Chair: Prof. Watanabe)



Empirical algorithms to estimate water column pH in the Southern Ocean. Geophys. Res. Lett, 43, 3415–3422 (2016).
N. L. Williams1, L. W. Juranek1, K. S. Johnson2, R. A. Feely3, S. C. Riser4, L. D. Talley5, J. L. Russell6, J. L. Sarmiento7, and R. Wanninkhof8 (1College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences, Oregon State University, 2Monterey Bay Aquarium Research Institute, 3Pacific Marine Environmental Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration, 4School of Oceanography, University of Washington, 5Scripps Institution of Oceanography, University of California, 6Department of Geosciences, University of Arizona, 7Program in Atmospheric and Oceanic Sciences, Princeton University, 8Atlantic Oceanographic and Meteorological, Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration

 The Global Ocean Ship-Based Hydrographic Investigations Program(GO−SHIP)で測定される高精度なパラメーター(水温・塩分・圧力・硝酸・酸素)を使うことで、南大洋の太平洋領域のpHを見積もるアルゴリズム(経験的関数)を得た。水温・塩分・圧力・硝酸の組み合わせを用いて見積もられたpHに対しては決定係数(R2)0.98であり、一方、水温・塩分・圧力・酸素を用いて見積もられたpHに対しては、R2は0.97であった。また,平均二乗誤差(RMS)は前者については0.010、後者については0.008であった。これらのアルゴリズムをThe Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling project (SOCCOM) のバイオフロートに適用した。このフロートには、pH・硝酸・酸素・蛍光発光・後方散乱を測定する新しいセンサーが搭載されている。ここで得たアルゴリズムは、pHセンサーがないフロートによるpHの見積もりに用いられ、また、pHセンサーが搭載されているフロートで得られたpHの値を確認し、補正するのに用いられた。これらの補正されたフロートデータは、0.05-0.08 pHの測定範囲をもつ一週間ごとのpH情報を与え、その結果、南大洋の太平洋領域において初めてpHの季節変動を明らかにした。

COLLOQUIUM No. 607 (17:00-, 27 July 2017)

Ms. R. Nitanai (Chair: Prof. Suzuki)



Basin scale variability of active diazotrophs and nitrogen fixation in the North Pacific, from the tropics to the subarctic Bering Sea. Global Biogeochem. Cycles, 31, 996–1009 (2017).
T. Shiozaki1,2, D. Bombar3, L. Riemann3, F. Hashihama4, S. Takeda5, T. Yamaguchi6, M. Ehama4, K. Hamasaki1, and K. Furuya6 (1Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo, 2Now at Research and Development Center for Global Change, JAMSTEC, 3Marine Biological Section, Department of Biology, University of Copenhagen, 4Department of Ocean Sciences, Tokyo University of Marine Science and Technology, 5Faculty of Fisheries, Nagasaki University, 6Department of Aquatic Bioscience, Graduate School of Agricultural and Life Sciences, University of Tokyo)

 窒素固定微生物は生物利用可能な窒素をプランクトン群集へ提供し、多くの海域での生産性に大いに影響を与える。シアノバクテリアグループは伝統的に海洋の主要な窒素固定生物と考えられてきたが、後にシアノバクテリアではない、おそらく従属栄養性である窒素固定生物が広範に存在し、その窒素固定における潜在的な重要性が見出された。しかしながら、異なる窒素固定生物グループの分布や活性は、多くの外洋生態系において、未だかなり制限を受けている。ここで、我々は太平洋中央部の赤道域からベーリンク海までの7500 kmにわたる南北断面に沿って、窒素固定生物の群集構造や活性の調査を行った。窒素固定は亜熱帯循環表層水中での新生産の最大84 %に貢献し、その地点での窒素固定群集はガンマプロテオバクテリア γ-2744A11や高活性のシアノバクテリア系統型(全nifH転写量の50 %以上を寄与)を含んでいた。窒素固定は、時々、150 m深まで見られ、北緯35 度付近の亜熱帯循環の端まで水平的に拡大していた。窒素固定はベーリング海大陸棚北側でさえも発見された。ベーリング海大陸棚のアラスカ沿岸水中では、低い硝酸塩濃度と高い溶存鉄濃度により、窒素固定生物の増殖が促進されていたように思われ、それには表層付近で豊富(1.2×105 nifH gene copies L−1)に存在していたUCYN-A2の顕著な役割を含んでいた。本研究は、ベーリング海での窒素固定の証拠を提供し、北太平洋の熱帯・亜熱帯循環と冷たい北側海域の水塊間おいて、窒素固定微生物の組成に明らかな対照性があることを提案している。

COLLOQUIUM No. 606 (17:00-, 6 July 2017)

Mr. Y. Shibano (Chair: Ms. Evans)


Vertical material flux under seasonal sea ice in the Okhotsk Sea north of Hokkaido. Polar Science, 2, 41-54, (2008).
T. Hiwatari1, K. Shirasawa3, Y. Fukamachi3, R. Nagata4, T. Koizumi5, H. Koshikawa1, K. Kohata2 (1Asian Environmental Group, NIES, 2Water and Soil Environmental Division, NIES, 3ILTS, Hokkaido University, 4Okhotsk Garinko Tower, 5Mikuniya Co)

 2005年1月13日から3月23日にかけて、オホーツク海沖合の測点に設置された時系列セジメントトラップを用いて、季節海氷下の下方向の物質のフラックスが測定された。鉱物由来の物質の最大フラックス(753 mg-2 day-1)と有機物の最大フラックス(主にデトリタス:333 mg m-2 day-1)が、1月13日から2月9日の、海氷が岸に吹き流され範囲を拡大させる時期に記録された。珪藻のフラックスを示す、フィーカルペレットのような有機物(81-93 mg m-2 day-1)やバイオシリカのようなオパール(51-67 mg m-2 day-1)は、2月10日から3月9日の、海氷が全面を覆う期間に得られたセジメントトラップサンプル中に豊富に存在した。顕微鏡での観察によって、フィーカルペレットはほとんど珪藻の被殻であることが明らかになり、このことは海氷が全面を覆う期間に、アイスアルジ―を動物プランクトンが活発に捕食していたことを示している。3月10日から23日の海氷の後退期には、植物プランクトンのフラックスが急速に増加し(9.5 cells m-2 day-1 から22.5×106 cells m-2 day-1)、このことは海氷の融解につれて水柱へ植物プランクトンが放出されたことを反映している。我々の結果は、生物由来と鉱物由来の沈降物質の量と質は、真冬における海氷の季節的な広がり次第で異なることを説明している。

COLLOQUIUM No. 605 (17:00-, 29 June 2017)

Mr. R. Yamasaki (Chair: Ms. B. Li)



Influences of riverine and upwelling waters on the coastal carbonate system off Central Chile and their ocean acidification implications. J. Geophys. Res. Biogeosci., 121, 1468-1483 (2016).
C. A. Vargas1,2,3, P. Y. Contreras1,2, C. A. Pérez1, M. Sobarzo4, G. S. Saldías5 and J. Salisbury6 (1Aquatic Ecosystem Functioning Lab, Department of Aquatic System, Faculty of Environmental Sciences and Environmental Sciences Center EULA Chile, Universidad de Concepción, 2Center for the Study of Multiple Drivers on Marine Socio-Ecological Systems, Universidad de Concepción, 3IMO, Universidad de Concepción, 4DOCE and Interdisciplinary Center for Aquaculture Research, Faculty of Natural and Oceanographics Sciences, Universidad de Concepción, 5CEOAS, Oregon State University, 6Institute for the Study of EOS, UNH)

 組み合わされたデータセット及び、現場観測や海洋観測からのデータを結びつけることは、溶存態無機炭素(DIC)やアラゴナイト飽和度の空間的、時間的な変動への河川流出と湧昇過程の影響を確かめるに使われてきた。本研究は、南太平洋沿岸(36°S)において、生産が高い河川の影響を最も受けている湧昇域の1つを対象とした。加えて、異なるDIC供給源の寄与、即ち、陸-海洋領域におけるDICの動態への影響を確かめるためのさらなる研究を行った。おおよそ200kmの範囲に相当するビオビオ河川流域の7つの観測点において、6回のサンプリングを行った。同時に、観測船による3回の調査を近接する大陸棚にて行い、12カ所の観測点で水界地理学データを測定した。その上、6つの観測点では化学分析用のサンプリングを行い、それは2010年から2011年の夏、冬、春を対象とした。本研究の結果より、海へ向かって広がる河口流出流は、冬においてより明白であり、その際、最も高い河川DICフラックスが観測された。河川から海における炭酸系物質は、空間的、時間的規模で変動し、均質的ではなかった。高いDIC、pCO2は、河川流域で観測され、それは人為的な影響をより受けていた。河川流出流でのCO2の過飽和が全ての観測において見られ、それは冬/春においては低いpHを持つ河川水の影響、夏においては高いpCO2を持つ湧昇水の影響であった。河川及び河川流出流における主なDICの供給源は、陸上有機物の利用に相当することがδ13CDICより証拠付けられた。この自然過程と近接する河川の影響を受けた沿岸域における炭酸飽和度との関連より、表層/亜表層水におけるΩaragoniteの未飽和は、生産が高い沿岸域における河川流出と沿岸湧昇の両方の影響を受け、大きく変化していることが示唆された。Ωaragoniteが低い条件は、海洋生物、例えば二枚貝、腹足類、甲殻類、に対して負の生理学的な特性を与えるかもしれない。それ故、河川の影響を受ける場所の局所的な生物群集は、Ωaragoniteの変動がより小さい領域に棲息する生物よりも、海洋酸性化に対して先天的により耐性があり得る。

COLLOQUIUM No. 604 (17:00-, 22 June 2017)

Mr. Qiu (Chair: Prof. Suzuki)



Dynamic biogeochemical provinces in the global ocean. Global Biogeochem. Cycles, 27, 1046–1058 (2013).
G. Reygondeau1,2,3, A. Longhurst4, E. Martinez2,5, G. Beaugrand6, D. Antoine2,7, and O. Maury1 (1IRD, UMR EME 212, CRMHT, 2LOV, CNRS–Université Pierre et Marie Curie, 3CEES, Department of Biosciences, University of Oslo, 4Cajarc, 5MIO, Aix-Marseille University, IRD UMR 235, CNRS/INSU UMR 7294, 6LOG, UMR LOG CNRS 8187, Station Marine, CNRS, Université des Sciences et Technologies de Lille, 7Department of Imaging and Applied Physics, RSSRG, Curtin University)

  In recent decades, it has been found useful to partition the pelagic environment using the concept of biogeochemical provinces, or BGCPs, within each of which it is assumed that environmental conditions are distinguishable and unique at global scale. The boundaries between provinces respond to features of physical oceanography and, ideally, should follow seasonal and interannual changes in ocean dynamics. But this ideal has not been fulfilled except for small regions of the oceans. Moreover, BGCPs have been used only as static entities having boundaries that were originally established to compute global primary production. In the present study, a new statistical methodology based on non-parametric procedures is implemented to capture the environmental characteristics within 56 BGCPs. Four main environmental parameters (bathymetry, chlorophyll a concentration, surface temperature, and salinity) are used to infer the spatial distribution of each BGCP over 1997–2007. The resulting dynamic partition allows us to integrate changes in the distribution of BGCPs at seasonal and interannual timescales, and so introduces the possibility of detecting spatial shifts in environmental conditions.

COLLOQUIUM No. 603 (17:00-, 15 June 2017)

Ms. Evans (Chair: Prof. Nishioka)



Iron in the southeastern Bering Sea: Elevated leachable particulate Fe in shelf bottom waters as an important source for surface waters. Cont. Shelf Res., 30, (2010).
M. P. Hurst1, A. M. Aguilar-Islas2 and K. W. Bruland3 (1Department of Chemistry, Humboldt State University, 2IARC, University of Alaska, 3Department of Ocean Sciences, University of California Santa Cruz)

 Surface transects and vertical profiles of total and leachable particulate Fe, Mn, Al and P, along with dissolved and soluble Fe were obtained during August 2003 in the southeastern Bering Sea. High concentrations of leachable particulate Fe were observed in the bottom waters over the Bering Sea shelf with an unusually high percentage of the suspended particulate Fe being leachable. Leachable particulate Fe averaged 81% of total particulate Fe, and existed at elevated concentrations that averaged 23 times greater than dissolved Fe in the isolated cool pool waters over the mid shelf where substantial influence of sedimentary denitrification was apparent. The elevated leachable particulate Fe is suggested to be a result of sedimentary Fe reduction in surficial sediments, diffusion of Fe(II) from the sediments to the bottom waters, and subsequent oxidation and precipitation of reduced Fe in the overlying bottom waters. Eddies and meanders of the Bering Slope Current can mix this Fe-rich water into the Green Belt at the outer shelf-break front. Elevated levels of leachable particulate Fe were observed in surface waters near the Pribilof Islands where enhanced vertical mixing exists. Storm events and/or cooling during fall/winter with the resultant destruction of the thermally stratified two-layer system can also mix the subsurface water into surface waters where the elevated leachable particulate Fe is a substantial source of biologically available Fe.

COLLOQUIUM No. 602 (17:00-, 8 June 2017)

Ms. R. Banba (Chair: Prof. Nishioka)



Controls on iron distributions in the deep water column of the North Pacific Ocean: Iron(III) hydroxide solubility and marine humic-type dissolved organic matter. J. Geophys. Res., 114, (2009).
S. Kitayama1, K. Kuma1,2 E. Manabe1, K. Sugie1, H. Takata2, Y. Isoda2, K. Toya2, S. Saitoh2, S. Takagi2, Y. Kamei2, and K. Sakaoka2 (1Graduate School of Environmental Science Hokkaido University, 2Faculty of Fisheries Sciences, Hokkaido University)

 西部・中部北太平洋の溶存鉄の鉛直分布は、表層の枯渇・中層の極大・中層以深の深度に伴う減少で特徴づけられており、そしてこの鉛直分布は栄養塩・見かけの酸素要求量・鉄Ⅲ溶解度・腐植様蛍光強度とよく似ていた。深層水の鉄Ⅲ溶解度([Fe(Ⅲ)sol], < 0.025-µm画分)と分布は、500-1500 mの中層で最大となり(~0.6 nM)、また深くなる(5000 m)と徐々に減少するという(~0.3 nM)傾向が両方の地域に見られたにもかかわらず、ディープウォーターカラム中の溶存鉄の濃度([DFe], < 0.22-µm)は西部(0.5-1.2 μM)と比較すると中部(0.3 - 0.6 μM)では半分の濃度であった。西部のディープウォーターカラム中の[D-Fe]が[Fe(Ⅲ)sol]よりも高いことは、西部地域で大気物由来あるいは水平方向の鉄供給が中部よりも多く、沈んでいく有機物の分解による再生が高いという結果である。中部のディープウォーターカラムの[Fe(Ⅲ)sol]と[D-Fe]の値の近似は、[D-Fe]が海水中の鉄Ⅲの溶解度平衡に近いということが寄与したからだろう。中部での[D-Fe]と腐植蛍光強度の強い直線関係と、西部と中部での比較的相関関係がある[Fe(Ⅲ)sol]と腐植蛍光強度は、Fe(Ⅲ)と錯体を形成している自然中の有機配位子がディープウォーターカラム中の[D-Fe]に関与していることを最初に立証している。

COLLOQUIUM No. 601 (17:00-, 1 June 2017)

Mr. I. Nakagawa (Chair: Ms. Evans)



Interactive influence of iron and light limitation on phytoplankton at subsurface chlorophyll maxima in the eastern North Pacific. Limnol. Oceanogr., 53, 1303-1318 (2008).
B. M. Hopkinson1, K. A. Barbeau1 (1Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego)

 クロロフィル亜表層極大における植物プランクトンの成長を制限又は共制限する要因として、中栄養〜貧栄養の東部北太平洋熱帯域と南部カリフォルニア湾で、鉄と光の役割が培養実験を用いて研究された。表層水が栄養塩制限下にある東部太平洋のいくつかのクロロフィル亜表層極大で、植物プランクトンの鉄-光共制限が見られた。鉄の添加は、この植物プランクトン群集のサイズ構成や種組成を変化させた。この植物プランクトン群集は比較的小さな植物プランクトンの多様な群集であったが、鉄添加によって大きな珪藻に支配された。最も強くて偏在する珪藻の鉄添加への反応は、光が強まった環境下で見られた。これは、渦イベントや強い内部波の発生のような光レベルが迅速に上がる時に、鉄利用能がクロロフィル亜表層極大の植物プランクトン群集に、最も強い影響を与えるポテンシャルを保持している可能性を示唆している。これらの結果は、鉄の供給がクロロフィル亜表層極大において植物プランクトン群集の構成に影響を与えることを示唆すると共に、有光層下部における栄養塩循環と炭素輸送にとって重要であることが示唆された。

COLLOQUIUM No. 600 (17:00-, 25 May 2017)

Ms. O.T.N. Bui (Chair: Ms. B. Li)



Impact of an unusually large warm‐core eddy on distributions of nutrients and phytoplankton in the southwestern Canada Basin during late summer/early fall 2010. Geophysical Research Letters, 38, L16602, doi:10.1029/2011GL047885 (2011).
S. Nishino1, M. Itoh1, Y. Kawaguchi1, T. Kikuchi1 and M. Aoyama2 (1 Research Institute for Global Change, JAMSTEC. 2MRI, Geochemical Research Department)

 Recent freshening of the Arctic Ocean due to melting of sea ice and enhanced Ekman pumping has deepened the nutricline over the Canada Basin and reduced nutrient concentrations in the euphotic zone. Cold‐core eddies frequently transport nutrient‐rich shelf water to the Canada Basin, but the eddies are much deeper than the euphotic zone. Because warm‐core eddies appear near the surface or at a depth range shallower than that of the cold‐core eddies, they may play a crucial role in determining nutrient distributions in the euphotic zone and hence may affect primary production. During late summer/early fall 2010, we conducted detailed surveys of a warm core eddy, which was unusually large (∼100 km in diameter). We suggest that this warm‐core eddy which contained high ammonium shelf water could supply ammonium to the euphotic zone in the southwestern Canada Basin and may sustain ∼30% higher biomass of picophytoplankton (< 2 mm) than that in the surrounding water in the basin. The role of warm‐core eddies in supplying nutrients to the euphotic zone and controlling phytoplankton distributions seems to be more important than previously because the recent deepening of the nutricline in the Canada Basin has decreased the nutrient supply to the euphotic zone.

COLLOQUIUM No. 599 (17:00-, 18 May 2017)

Ms. B. Li (Chair: Mr. Yamasaki)


Decadal acidification in the water masses of the Atlantic Ocean. PNAS, 112, 9950-9955 (2015)
A. F. Ríosa1, L. Resplandy2, M. I. García-Ibáñez1, N. M. Fajar1, A. Velo1, X. A. Padin1, R. Wanninkhof3, R. Steinfeldt4, G. Rosón5 and F. F. Pérez1 (1Marine Research Institute, IIM-CSIC, 2Scripps Institution of Oceanography, University of California, 3Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, NOAA, 4Oceanography Department, IUP, University of Bremen, 5Faculty of Marine Sciences, University of Vigo).

 増加しつづける大気中のCO2濃度の結果として、全球の海洋酸性化は主にCO2の海洋の取込みによって引き起こす。本論文は、大西洋50°S–36°Nにおける20年規模(1993–2013)の海洋pHの減少の観測を発表した。人為起源のCO2の取込みに関連しているpHの変化(∆pHCant)と生物活動や海洋循環によるpHの変化(∆pHNat)はそれぞれ異なる水塊に対して評価された。この観測結果を長期的な展望に入れるため、また、pH変化に寄与するメカニズムを説明するため、Institut Pierre Simon Laplace 気候モデルの出力は使われている。最も大きなpHの減少(∆pH)は中央水、モード水、中層水の中で観測された。最大∆pHはSouth Atlantic Central Watersの−0.042 ± 0.003であった。ΔpHのトレンドは深層水と底層水の中でゼロに近い。観測とモデルの結果はpHの変化が一般的に人為成分によって支配されていることを示している。これは中央水塊に対して、−0.0015 から−0.0020/yの速度で説明できる。人為起源と自然起源の成分は同じ桁の大きさでありながら、モード水と中層水の中で相互に補強し合う。モード水と中層水の中で観測された大きな負のΔpHNatの値は主にCO2含有量の変化によって駆動される。この負のΔpHNatはまた(i)南大西洋のSouthern Annular Modeのプラス相の間で形成海域の極域への変換; (ii)北大西洋水塊形成速度の増加と一致している。

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