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数値モデルを活用した泥質干潟の窒素動態の解析

机译:用数值模型分析泥滩中氮的动力学

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摘要

A refined numerical model to precisely simulate the biological and physical cycle in muddy tidal flat was developed by improving an existing model constructed for the tidal flat extending on the Shiota river mouth (Shiota tidal flat) in Ariake Sea in past years. For the newly developed model, the relationships of water quality including suspended solids to tidal change was formulated based on in situ data, and calibrated with observation results in multiple years to universalise it. The model could simulate well the concentrations of NH_4-N, NOx-N and suspended solids in sea water, which were stronglv associated with denitrification, compared with the existing model. The nitrogen transportation in the Shiota tidal flat calculated with this model clarified that the generation of organic nitrogen on the tidal flat was especially significant, and the tidal flat was considered to be a source of organic matter for Ariake Sea.%有明海の泥質干潟を対象とした安岡らの浮遊系-底生系結合生態系モデルでは.有明海特有の潮汐に伴う懸濁物質の濃度変化が考慮されていない.本研究では,現地調査により有明海の泥質干潟域でのSSを含めた水質と潮位変動との関係を把握して定式化し,モデルを精緻化した.安岡らのモデルは2002年の調査結果に基づき構築されたが,2002年は日照時間,降水量の月別平年偏差が大きく,本モデルの改良においては,2002年のデータに2005年の現地調査結果を加えてモデルの汎用化を行った.2005年を対象として改良モデルを用い,窒素動態と関連の強い無機態窒素(NH_4とNOX)およびSSの計算を行い,安岡らのモデルを用いた同年の計算結果と比較したところ,改良モデルはより観測値に合致し,季節変化の再現性が安岡らのモデルから大きく改善された.また,これらの物質濃度から算出される脱窒速度についてテイラーダイヤグラムを用いて評価したところ,改良モデルが安岡らのモデルよりも再現性が高いことが示された.精緻化,汎用化した改良モデルを用いて,窒素の物質収支を計算した結果,泥質干潟域では無機態窒素(I-N)を使って有機態窒素(O-N)を生成し,有明海に有機物を供給する過程がより強く現れ,干潟上で無機化が卓越する砂質干潟との違いが明確になった.また,泥質干潟域の水質浄化機能は,干潟の系全体としてはマイナスであり,その規模も,流入負荷の1割程度と小さかった.陸域からの流入負荷の大部分は系外の海域へ流出していることから,泥質干潟の沖合海域では赤潮抑制対策などとして栄養塩類濃度の低下が必要な場合には,農地への施肥抑制対策など,陸域からの流入負荷そのものを抑制することが重要である.
机译:过去几年中,通过改进现有的为在有明海盐田河潮汐河口(盐田潮汐滩)上延伸的潮汐滩建造的模型,开发了一种精确模拟数值模型的精确模型,以精确地模拟泥滩的生物和物理循环。对于新开发的模型,基于现场数据制定了包括悬浮固体在内的水质与潮汐变化之间的关系,并根据多年的观测结果进行了校准,以使其普及。与现有模型相比,该模型可以很好地模拟海水中NH_4-N,NOx-N和悬浮固体的浓度,这些浓度与反硝化作用密切相关。用该模型计算的盐田滩涂中的氮迁移量表明,滩涂中有机氮的产生尤为重要,该滩涂被认为是有明海的有机物来源。明象とした安冈によりの浮游系-底生系结合生态系モデルでは。有明海特有の潮汐に伴う悬浊物质の浓度変化が考虑されていない。本研究では,现地调查により有明海の泥质干泻域をのSSを含めた水质と潮位変动との关系を把握して定式化し,モデルを精致化した。安冈らのモデルは2002年の调查结果に基づき构筑されたが,2002年は日照时间,取得量の月别平年偏差が大きく,本モデルの改良においては,2002年のデータに2005年の现地调查结果を加えてモデルの泛用化を行った。2005年を対象として改良モデルを用い,窒息动态と关连の强い无机态窒息素(NH_4とNOX)およびSSの计算を行い,安冈らのモデルを用いた同年の计算结果と比较したところ,改良モデルはより観测値に合致し,季节変化の再现性が安冈らのモデルから大きく改善された。また,これらの物质浓度から算出される脱窒息速度についてテイラーダイヤグラヤグ用いて评価したところ,改良モデルが精致。精致化,泛用化した改良モデルを用いて,窒息の物质收支を计算した结果,泥质干泻域では无机态窒息素(IN)を使って有机态窒息素(ON)を生成し,有明海に有机物を供给する过程がより强く现れ,干泻上で无机化が卓越する砂质干泻との违いが明确になった。また,泥质干泻域の水质净化机能は,干泻の系全体としてはマイナスであり,その规模も,注入负荷の1割程度と小さかった。陆域からの流入负荷の大部分は系外の海域へ替换していることから,泥质干泻の冲合海域では赤潮抑制対策などとして栄养塩类浓度の低下が必要が场合には,农地への施肥抑制対策など,陆域からの流入负荷そのものを抑制することが重要である。

著录项

  • 来源
    《海洋理工学会誌》 |2016年第1期|13-38|共26页
  • 作者单位

    広島大学大学院工学研究科;

    〒739-8527 広島県東広島市鏡山 1-5-3;

    広島大学環境安全センター;

    〒739-8527 広島県東広島市鏡山 1-5-3;

    放送大学;

    〒261-8586 千葉市美浜区若葉2-11;

    いであ株式会社;

    〒224-0025 神奈川県横浜市都筑区早渕2-2-2;

    独立行政法人農村工学研究所;

    〒305-8609 茨城県つくば市観音台2-1-6;

    名城大学;

    〒468-8502 愛知県名古屋市天白区塩釜口1-501;

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