報告書番号

U98072

タイトル（和文）

深海におけるSF6トレーサ放出実験手法の開発 --海底熱水プルームの観測への適用--

タイトル（英文）

Deveropment of a method of SF6 tracer release experiment in deep sea -Application for a field observation of hydrothermal plume-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

深海域におけるプルーム挙動を把握するために、六フッ化硫黄(SF6)トレーサ放出実験手法を開発した。深海において使用が可能なSF6トレーサ放出装置を開発し、実際の深海において動作を確認した。また、海水サンプル中のSF6トレーサを高感度で検出する装置を開発し、船上においてバックグラウンド濃度レベルまでの検出を確認した。これらの手法を南部東太平洋中央海膨の海底熱水活動の挙動観測に適用した。SF6トレーサ放出実験結果と同時に行った流速観測結果と総合することにより、海嶺に存在する熱水プルームの上昇高さは、その浮力効果と地形特性によって生み出される鉛直移流の影響を受けていることがわかった。SF6トレーサの濃度分布から浮力効果による上昇高さを推定し、従来の手法よりも、より正確な熱フラックスの見積もりを行った。開発した手法は、深海域においても適用可能であり、今後の二酸化炭素の海洋処分実験時にも有効であると考えられる。

概要 （英文）

In order to observe the behavior of plume in deep sea, a method of sulfur hexfluoride (SF_6) tracer-release experiment was developed. A SF6 tracer release unit was developed to use in deep sea. We confirmed that this unit could work well at the depth of about 3000m. A SF_6 analysis unit was developed to detect SF_6 tracer in seawater sample on board. This unit consists of three devices, ie, a gas chromatograph, an electric capture detector and a purge-and-trap device. This unit could detect low concentration of SF_6 in seawater up to 10^-16 moles/L, which is equal to background concentration in ocean. This method was applied to observation of the submarine hydrothermal plumes at southern East Pacific Rise. Hydrothermal plumes are a result of the thermal and chemical input from submarine hot spring systems into the ocean. SF_6 tracer was injected into a vent of hydrothermal plume by the SF6 tracer release unit. Seawater samples were corrected by manned research submergible “SHINKAI 6500”. SF_6 tracer in seawater samples were detected by the SF_6 analysis unit on board. The result of SF_6 tracer experiment is that SF_6 tracer which was carried by hydrothermal plume ascended about 80m above the vent after one day from injection and about 180m after ten days. As the result of simultaneous observation of bottom current, the relatively large vertical velocity was observed, which was induced by the interaction between horizontal current and the bottom topography. Both results suggested that the rise height of the plume would be caused by both the vertical advection and buoyancy of hydrothermal plume. More accurate estimation of heat flux than previous method could be carried out by the result of SF_6 tracer experiment.Since the SF_6 tracer release experiment is valuable for observation of hydrothermal plume, we confirmed that this method is useful for the observation of behavior of carbon dioxide at the experiment of ocean sequestration of anthropogenic carbon dioxide.

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