海洋利用システム学講座

我が国の広大なEEZには熱水鉱床やメタンハイドレードなどの資源やエネルギーの存在が知られている。また、洋上風力発電、潮流・海流発電などの自然エネルギーの取得にも利用できる。さらに、沖合大規模養殖などに利用すれば、我が国の食料自給率増加にも貢献できる。本研究室では、これらの可能性を花開かせ産業として成立させるための海洋技術政策を立案・提言することを目標としている。海洋技術政策で最も重要なことはその中の鍵となる技術を見出し未来の姿を予測することである。そのために、海洋技術に関する研究開発を自ら行い、鍵となる技術の発掘を行い未来の姿を予測する。具体的には以下の３つの研究を行う。　1)海流発電に関する研究　2)海運CO2削減に資する政策評価指標に関する研究　3)次世代深海探査技術を用いた深海の調査観測技術に関する研究

我が国においてエネルギー確保と地球温暖化対策を両立させるための最有力手段とみなされていた原子力利用の推進が抑制され、再生可能エネルギーへの依存度を過度に上げることも難しい状況の中で、世界的に供給量がひっ迫しつつある化石エネルギー資源を確保し、これを使いながらCO2排出量を削減する技術や施策がこれまで以上に追求されなければならない。海洋産業の分野では、海上輸送システムの徹底的な低炭素化、天然ガスサプライチェーンの増強、海洋資源開発の大水深化への対応、CO2回収貯留（CCS）が、早期に推進されるべきである。現在研究室ではこれらに対応するテーマとして、CCS国内実施のためのCO2海上輸送と沖合海域でのCO2貯留、深層冷熱を活用する高効率で温排水の無い新型火力発電所冷却水システム、浮体式天然ガス液化プラント（FLNG）の安全性・経済性向上、大水深・大深度掘削による海底地層試料採取の高回収率化・高品質化などの研究開発を進めている。

今世紀の人類社会の最大の課題は、持続可能な社会を構築することである。資源・エネルギーの観点からは、環境負荷の小さな新しい資源・エネルギーの開発が必要となる。わが国は、国土は狭いが、排他的経済水域は広大で、この海の持つポテンシャルは極めて大きい。本研究室は、エネルギー源として風、海流・潮流、温度差、波、太陽といった再生可能エネルギーに注目している。この分野は、実用化に向けて世界的に研究の競争が行われている分野でもある。また、深海底鉱物資源開発や地球温暖化対策としてのCO2海洋隔離、海洋空間の利用による物流や備蓄施設の展開についてもわが国の排他的経済水域に有望な海域が広がっている。
これらに関する研究開発や実現をリードするために、海洋の再生可能エネルギーや資源の開発の企画を行うとともに、先端的な技術開発目標を設定し、ライザーなど開発技術や浮体、位置保持、材料などプラットフォーム技術に取り組んでいる。

日本の排他的経済水域内には、300度を超える熱水を噴出している海底があります。そこには、海底熱水活動に伴う１０を越える現世の黒鉱型鉱床が知られています。近年、この種の鉱床に含まれているレア・メタル等の金属が、経済的・政策的な観点から大いに注目されています。しかし、最新鋭の機器類を持ってしても、これらの鉱床の海底面における分布や、その鉱床の三次元分布に関する地質情報を把握することは、依然として発展途上の段階にあります。こうしたことから、商業生産を行うためには、さらに多くの鉱床の発見、資源量の評価、開発に伴う環境影響評価、開発技術の構築等が喫緊の課題となっています。当研究室では、これらの鉱床の成因を明らかにするとともに、鉱床周辺に棲息する熱水生物群集の生態系にも配慮しつつ、資源としての開発へ向けた探査技術や資源量評価技術の開発等のテーマについて、実海域調査、室内実験等を通じて実施していきます。

海洋環境創成学講座

世界の海洋の約１割は海氷に覆われる。海氷は気候の変動に敏感に反応し、その変化は地球全体の気候システム、さらには生態系へ大きな影響を及ぼす。また、海氷に覆われる寒冷海域は未知の事柄が多い場所であり、既存の権利が入りこんでいない場所でもある。しかし、近年の温暖化による海氷域の減少に伴い、海底資源の開発や海上輸送といった経済活動が急速にすすめられるようになってきた。環境に配慮した持続可能な開発を実現するため、さまざまな海洋情報を集約・整理・解析し、寒冷海域の開発の道筋を示していくことは急務な課題である。本研究室では、数値モデルと実地観測・衛星観測により、海氷の数値予測手法の開発と寒冷域の海洋変動システムの解明のための研究を行っている。更にそれらの成果をベースに、海洋情報の総合的管理・提供手法を考究してゆく。

本研究室では、海洋を知り利用するために、観測・数値シミュレーション・機構解明・予測を行う。日本近海を流れる黒潮は膨大なエネルギーを持ち、そのエネルギーを直接利用するため、また航海・海上作業の安全を計るために海流の予報と再解析を行う。また、異常波浪の発生機構解明や波力発電の実現のために波浪観測・実験・シミュレーションを行う。さらに水産学、防災、セーリング競技等への応用のために海況の予報と再解析による診断的評価を統合的に行う。取得・生成した様々な海洋情報は、簡便に解析するためのデータサーバー（http://157.82.253.137/）を用いて配信する。

本研究室では人工物と自然環境の共存を使命とした調和システムのコンセプト作りを目標に研究を行う。そのために環境現象の物理・化学・生態学的モデリングおよびそれらの統合化による環境影響予測システムや、環境リスクマネジメントの手法による社会的合意形成システムの構築を行い、真の環境調和システムの在り方を具体例をもって考えていく。研究対象はCO2海洋・海域地中隔離の環境影響評価、海洋滋養による生物的CO2固定、メタンハイドレートの生成・分解モデリング、CO2ハイドレートを用いたCO2海底下地中隔離、高効率微細藻類培養フォトバイオリアクターの開発、マルチスケール海洋モデルの開発、海洋乱流や成層回転流体の実験的数値的研究、微細藻類の光合成のフラッシングライト効果や海洋生物へのCO2影響モデルの開発等がある。

本研究室では、海洋環境を保全・修復・創造し、海の恵みを持続的に享受するために、陸域・沿岸域・外洋域の相互影響を考慮して物理・生態系・社会経済の視点から海洋環境システムを分析評価するための研究を行っている。具体的には、海域肥沃化などの地球環境問題解決のための海洋利用技術の効果や社会経済への影響の予測・評価、人類による陸域と海域の利用バランスの総合的な観点からの検討、沿岸域の環境再生による循環型社会形成、急速に経済発展する東アジアの海洋環境問題対策、これらを解析評価するための生態系モデルや経済モデルの開発などを研究対象としている。

海洋センシング学講座

浦研究室では、海中をあまねく観測するプラットフォーム「自律型海中ロボット（AUV）」の研究開発を中心テーマとし、斬新なアイディアのロボットを作り、海に潜らせ、観測活動をおこなっている。2003年に製作した「r2D4」は2006年に中央インド洋海嶺2,700m深度にて溶岩大平原を発見し、1999年に製作した「トライドッグ１号」は鹿児島湾100m深度でハオリムシ分布の写真撮影に成功し、また2007年に製作した「ツナサンド」は鹿児島湾200m深度にて熱水の湧出を発見した。ロボットが使う音響技術を利用して、鯨類の行動観測もおこなっている。特に、絶滅が危惧されるガンジスカワイルカなどの淡水棲イルカをインドと共同研究体制を作って観測機器の開発と観測をおこない、カワイルカの生態を明らかにしている。

海中ならびに海底下にはその空間自体も含めて未だに利用・活用されていない膨大な資源を含む新世界が広がっており、ここに自由に行き来できるようになることが望まれている。海中の浅い部分は探索が繰り返し行われるようになってきているが、深い部分はその大きな水圧が障害になってなかなか探索が進んでいない。また海底下になると、一部で掘削が行われているがまだほんの点に過ぎない。 高川研究室では、このような新世界へ自由に行き来し、中を探索できるようにするため、有人を含むさまざまなロボットやセンサーを搭載する土台となるセラミックス製耐圧容器の研究開発とその応用研究を進めている。また海底下の詳細な資源分布把握手法の研究、ならびに海底下地中深く手を伸ばすために従来の回転式掘削機構とは異なる簡便な新方式の掘削機構の研究開発を進めている。そしてこれらを統合した資源採掘システムの研究も行っている。

海中ロボットに搭載し海底熱水鉱床を効果的に探査する世界最高性能のセンサー、LBL海底音響基準局を用いた精密測位システム、合成開口インターフェロメトリ地形計測システムの開発研究実施している。また、社会の安全を守るため、海上保安庁、警察庁と協力して、国際重要会議警備、沿岸域に多数存在する空港、原子力発電所や石油化学コンビナートなどへ侵入する不審ダイバーを監視する水中セキュリティーソ―ナーシステム開発、普及支援研究を実施している。海底で起こる地震津波防災対策のためにプレート境界域の地殻変動モニタリング技術の高精度化を目指し、海底ケーブルに接続して数十年間観測できる海底音響基準局、海中ロボットに搭載できる新しい測地システムを開発し、海上保安庁、海洋研究開発機構と協力して観測を実施している。更に、先端音響計測システム開発の一環として、寒地土木研究所との共同研究による水中港湾構造物の外部・内部劣化診断技術開発、各種水中生物研究機関との共同研究による水生生物の観測技術開発を実施している。

海洋は常に変動している。海洋変動の原因は海面に吹く風、海面気圧、海水密度、地形などさまざまであるが、一般に、海面変動の様子は海面形状を表す波浪と海洋大循環・海流などの流れによって代表される。海洋に存在する全てのものは波浪と流れの影響を受けて漂流及び動揺する。海洋工学は海洋変動を把握するところから始まり、その影響を評価するところに帰着する。本研究室では１）マイクロ波レーダを用いたリモートセンシングによる海洋波浪、海上風、海表面流れなどの海面観測方法及びシステムの開発、２）氷海域における流氷及び流出油の変動予測、３）水中線状構造物の非定常応答評価、４）洋エネルギー利用システムの開発などに関連する研究を行っている。図は本研究室で目指している陸、海、空、宇宙を結んだ海面観測システムの概念図である。

巻研究室では、最先端のロボット工学と情報処理技術を駆使して、新たな海中海底の探査システムの開発に取り組んでいる。特に、AUV （Autonomous Underwater Vehicle, 自律型海中ロボット）をはじめとする複数の自律プラットフォームの連携により、これまでの観測手法では考えられなかったような広範囲・高精度・長期間の海底観測を可能とするシステムの実現を目指している。現在進行中のプロジェクトは、海底熱水地帯のような複雑な海底環境の3次元画像化手法、複数のAUVの連携による広域観測手法、海底ステーションを基地とするAUVの長期展開手法、これらのシステムによって得られる大量のデータの処理手法等である。（写真はAUV Tri-Dog 1と、Tri-Dog 1によって得られた鹿児島湾海底のサツマハオリムシ群集の3次元画像）

海洋研究開発システム講座

本研究室では、海洋の環境変動を理解することを目的とした観測研究を行う。具体的には、海中を漂い定期的に海面に浮かび上がりながら海洋観測データを自動的に送ってくる自動昇降式漂流ブイ（Argoフロート）や、研究船による大洋を縦断・横断する高精度の観測、黒潮続流域における海洋−大気間の熱交換計測ブイ係留、等の海洋観測により得られたデータを解析することで、海洋中の熱や化学物質の分布や輸送とそれらの変化を調べる。また、観測精度を高めるための技術開発も行っている。