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渦相関法を用いた堆積物一海水境界面における酸素フラックスの直接測定

机译：涡旋相关法直接测量沉积物-海水界面的氧气通量

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Conventional methods determining solute fluxes across the sediment-water interface have limitations in terms of the reproducibility of hydrodynamic forcing and the representativeness of spatially-heterogeneous biological processes. The newly developed eddy-covariance technique overcomes these limitations. The eddy-covariance technique is based on the principle that vertical flux is expressed by an average of the product of fluctuating vertical velocity and passive scalar, such as dissolved oxygen. Here I review previous studies using the eddy-covariance technique and two case studies on in-situ measurement of benthic oxygen exchange rates.%海洋堆積物内の酸素消費と生成によって引き起こされる堆積物一海水境界面における酸素フラックスは，底層水の酸素濃度に大きな影響をおよぼし，物質循環や食物網構造を形づくる.これまで，堆積物-海水境界面の酸素フラックスは，堆積物コアの室内培養やチャンバーの現場設置など，閉鎖系システムをつくり直上水中の酸素濃度変化を追跡する方法や，微小電極や光学センサー(optode)もちいて境界面における酸素濃度プロファイルを測定し拡散方程式より求める方法により測定されていた(小栗，2013).しかし，従来法にはいくつかの課題があることが指摘されてきた.たとえば，堆積物-海水境界面における酸素フラックスが,堆積物直上の流速や，波の作用による圧力勾配や乱れから発生する間隙水の移流に大きく影響されるにもかかわらず(Webb & Theodor，1968;Huettel & Gust, 1992)，閉鎖系の中ではその水理環境を再現することができない点や，濃度プロファイル法ではスポット的な計測にとどまるため，空間異質性の高い堆積物において代表性が担保できない点などである.従来法で実測された酸素フラックスの信頼性に関する課題は，物質循環数値モデルとの比較結果からも指摘されていた(柳，2004).
机译：传统的确定穿过沉积物-水界面的溶质通量的方法在水动力强迫的可再现性和空间异质生物过程的代表性方面存在局限性。新开发的涡动协方差技术克服了这些局限性。垂直通量由波动的垂直速度和被动标量的乘积（例如溶解氧）的平均值表示的原理。在这里，我回顾了以前使用涡流协方差技术进行的研究以及两个现场研究底栖氧气交换的案例由海洋沉积物中的氧气消耗和生产引起的沉积物-海水界面处的氧气通量，对底水中的氧气浓度有很大的影响，并影响了物质循环和食物网结构。海水-海水界面处的氧气通量可以通过密闭系统进行测量，例如室内沉积泥芯的培养或腔室的现场安装，以使用微电极和光学传感器（光电二极管）跟踪水上方直接的氧气浓度变化。它是通过测量界面处的氧气浓度分布并从扩散方程获得的方法进行测量的（Oguri，2013）。但是，已经指出，常规方法存在一些问题。尽管事实上界面处的氧通量受沉积物正上方的流速和波浪作用下压力梯度和湍流引起的孔隙水平流的影响很大（Webb （Theodor，1968; Huettel＆Gust，1992），水文环境无法在封闭系统中再现，并且浓度剖面法仅限于点状测量，因此可以用于具有高度空间异质性的沉积物中。通过与材料循环数值模型的比较结果指出了用常规方法测量的氧气通量的可靠性问题（Yanagi，2004）。

著录项

  • 来源
    《海洋理工学会誌》 |2016年第1期|47-56|共10页
  • 作者

    桑江朝比呂;

  • 作者单位

    国立研究開発法人海上•港湾•航空技術研究所　港湾空港技術研究所;

    〒239-0826　神奈川県横須賀市長瀬　3-1-1;

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