瀬戸内海における外洋起源有機物の動態とCODの制御限界

濑户内海海洋有机物动态及 COD 控制限值

• 批准号: 21K04273
• 负责人: 中谷 祐介
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04273/
• 关键词: 瀬戸内海; 化学的酸素要求量; 外洋起源; 難分解性有機物; 数値シミュレーション; 化学的酸素要求量COD

本研究では，瀬戸内海における外洋起源有機物の動態を解明し，近年のCOD異変への影響を明らかにすることを目的とする．そのために，河口‐湾灘‐外洋に至るマルチスケールの力学現象をシームレスに解析可能な三次元流動モデルに，有機物を起源別・形態別に分画した物質循環モデルを組み込んだ瀬戸内海COD評価モデルを開発し，瀬戸内海に存在する外洋起源有機物の存在量とその変動を明らかにする．海域CODの制御可能性とその限界を定量的に示すことで，瀬戸内海における今後の水質管理方針の抜本的見直しを提案する．2年目である2022年度には，以下の内容に取り組んだ．・瀬戸内海‐太平洋領域を対象に3D流動モデルを構築し，外洋起源の難分解性有機物の時空間挙動について，保存性トレーサー解析を行った．その結果，一部河口域を除き，外洋起源有機物は瀬戸内海にほぼ一様に分布しており，黒潮流路変動の影響は小さいと推察された．また，瀬戸内海に存在するCODのうち，最大で6割，最小でも2割が外洋起源であることが示された．・海域への淡水流入量および物質負荷量を高精度に算出するために，瀬戸内海の全集水域を対象に分布型流出モデルを構築し，ほとんどの一級河川に対してNSE>0.7と比較的高い流量算定精度を確認した．さらに，COD,TN,TPに関する点源負荷の実績データをGISで整理，空間解析し，物質動態モデルを用いた流出解析を行うことで，降雨出水時を含めた海域への汚濁負荷量を高精度に算定することを可能にした．・瀬戸内海‐太平洋の広範な領域に対して高解像モデルを構築する本研究では，生態系モデルのパラメータチューニングにおいては計算速度がネックとなる．そこで，スーパーコンピュータ「富岳」環境下に3D流動水質モデルを移植するとともに，MPI+OpenMPのハイブリッド並列を実装することで，数値計算の大幅な高速化を実現した．

这项研究旨在阐明塞多内陆海洋开阔海洋的有机物动态，并阐明近年来对鳕鱼异常的影响。 To this end, we have developed a COD evaluation model for Seto Inland Sea, incorporating a material circulation model in which organic matter is divided by origin and form into a three-dimensional flow model that can seamlessly analyze multi-scale mechanical phenomena from the estuary, Bay Sea, and open oceans, and clarifying the abundance and variation of organic matter from the open oceans that exist in the Seto Inland Sea.通过定量表明海洋鳕鱼的可控性和限制，我们提出了对Seto Inland Sea未来水质管理政策的基本审查。在2022年，第二年，我们研究了以下工作： - 为SETO内陆海太平洋地区构建了3D流模型，并对源自开海的不可理解有机物的时空行为进行了保护示踪剂分析。结果，除了某些河口区域外，开阔的海洋有机物在塞多内陆海洋中几乎均匀地分布，据估计，黑鲁希奥流动路径变化的影响很小。还表明，在Seto内陆海上存在多达60％的COD，至少20％的鳕鱼起源于开阔的海洋。 - 为了以高精度计算淡水流入和材料负载的量，为SETO内陆海的所有流域构建了分布式径流模型，并且对于大多数一流的河流，NSE> 0.7的流量计算准确性相对较高。此外，通过使用GIS来组织COD，TN和TP的点源负载的实际数据，进行空间分析，并使用材料动力学模型进行径流分析，可以很高的精确度计算出海洋面积的污染负荷量，包括降雨量的径流。 - 在这项研究中，该研究构建了针对各种Seto内陆海和太平洋的高分辨率模型，当调整生态系统模型的参数时，计算速度是一个问题。因此，通过在超级计算机“ Fugaku”环境中移植3D流水质量模型并实现混合并行MPI+OpenMP，我们已经实现了数值计算的显着加速。

项目成果

瀬戸内海のCODに占める外洋起源有機物の割合

濑户内海 COD 中源自公海的有机物的百分比

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽
• 通讯作者: 鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽

IMPACTS OF CHANGES IN RAINFALL PATTERNS AND LAND USE ON FRESHWATER INFLOW INTO THE SETO INLAND SEA OVER THE PAST 30 YEARS

过去30年降雨模式和土地利用变化对濑户内海淡水流入的影响

• DOI: 10.2208/jscejer.78.6_ii_89
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介
• 通讯作者: 山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介

分布型流出モデルを用いた瀬戸内海の過去30年の淡水流入特性の解析

利用分布式径流模型分析濑户内海近30年淡水流入特征

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽;五十里 洋行;中谷祐介，鹿島千尋，山根成陽，出口博之;鹿島千尋，戸村祐希，山根成陽，中谷祐介;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介
• 通讯作者: 山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介

BEHAVIOR ANALYSIS OF OCEANIC ORGANIC MATTER FROM THE PACIFIC OCEAN IN THE SETO INLAND SEA

濑户内海太平洋海洋有机物的行为分析

• DOI: 10.2208/kaigan.78.2_i_757
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)
• 作者: 足立幸太;山崎大;新田友子;Chen Jian;Qiyun Pang and Shinichiro Onda;Hiroyuki Ikari and Hitoshi Gotoh;Matuttis Hans-Georg;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽，戸村祐希
• 通讯作者: 鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽，戸村祐希

高解像非構造格子モデルを用いた瀬戸内海の埋め立てによる流動影響解析

使用高分辨率非结构化网格模型分析濑户内海填海造地造成的流量影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽;五十里 洋行;中谷祐介，鹿島千尋，山根成陽，出口博之;鹿島千尋，戸村祐希，山根成陽，中谷祐介
• 通讯作者: 鹿島千尋，戸村祐希，山根成陽，中谷祐介