赤潮

9.12.19.2 冬のHABs(ヘイビー): Another Clupeid Harvest on the WFS?

CPR の沿岸海洋モデルは次に Finite Volume Coastal Ocean Model (FVCOM) で河口域にリンクされました (Chen et al., 2003)。 この高解像度循環モデルは、潮汐力と河口域の物質フラックスを計算するために、タンパベイとシャーロット港の両方を含んでいた。 FVCOMは水平方向に非構造格子を用い、有限差分を用いて予知方程式を解く(Weisberg and Zheng, 2006)。 同様に、運動方程式を解くためにσ座標系とモード分割手法を用い、計算効率のために2つの時間ステップ（barotropicとbaroclinic）を用いている。

図62（a）は、最初の目撃地点の近くの3つの場所でモデルの底付近に放出された粒子のラグランジュ軌道のセットを示しています。 カラーコードは深さに対応し、底部付近は青、表面付近は赤である。 図62(b)は、FWC FWRIの同僚から提供された、この領域で観測された細胞数を示しています。 細胞数と軌道解析から、K. brevis細胞は最初の沖合での目撃から、風場のシフトに強制されて、底部エクマン層で海岸のビーチに運ばれていることがわかった。 したがって、赤潮のブルームの位置を深海の生化学的パラメータと関連づけて分析する場合、物理的な輸送が重要な変数となる。このパラメータは、季節を問わず海面での衛星観測には適さない。

WFS 赤潮のさらに早い冬の輸出は、フロリダ州のパイオニア、ラルフ・ミドルソン・モンローが1886年1月にキーウエストとマイアミの中間にあるロングキーのビーチで撮影した「86年の大魚殺し」も説明しているかもしれない。 その月のカキの死滅（Wilcox, 1887）と同様に、魚の死滅は1886年1月の低温が原因であるとされた。 しかし、それから100年後の1995年1月18日、サニベル島付近で再びK. brevisのFWRI細胞数が約1.5 µg-chl l-1を示した（Tester and Steidinger, 1997）。 この赤潮は1994年9月に沿岸のWFS震源域で発生し（図1）、1995年1月から2月にかけてフロリダ本土とドライ・トートゥガス間で大規模な魚の死滅が報告されている。 1995年2月17日までに、フロリダ東海岸のウェストパームビーチ沖で約0.2μg-chl l-1のK. brevisが採取され、マイアミヘラルド紙によって忠実に報道され、この赤潮の残存量は1995年3月までノースカロライナ州のオンズローベイ沖で継続した（Tester and Steidinger, 1997）。

最近では、>10 µg-chl l-1の1月から2月の赤潮が、1968年、1974年、1996年、1999年、2000年、2002年にタンパとネープル間の沿岸震源地でも観測されています(図1)。 現存する沿岸海洋循環モデルのCPR適用により、WFS上での運動量、質量、その他のスカラー変数、すなわち栄養塩、赤潮、幼魚の混合は、3次元の速度、温度、塩分場により決定されることが示された。 海洋循環は栄養塩と光を統合し、それによって基礎生産力と生物学的複雑性の舞台を作るので、循環と生態の適切な結合によってのみ、米国南東部のHABの進化をシミュレートすることが期待されるのです。 もちろん、悪魔は常に細部に宿るものです。

ここWFSのHABだけでなく、GOM西部やSAB下流、MS全域、紅海、アラビア湾や海の一部で、クラゲが多く生息する場所で、光や溶存栄養塩だけを求めるのではなく、生きた獲物を収穫していたらどうでしょうか？ WFSの1-3月の表面温度は通常<20℃、硝酸塩蓄積量は<0.1μmol-NO3 kg-1 (Walsh et al., 2003) にもかかわらず、2005年の赤潮はこの1月の再浮遊イベントから、先の2004年10月から始まって、12月まで続いていた（図1）。 1998年と1999年の10-11月のWFSの赤潮では（図1）、魚毒性レベルが約1-10μg-chl l-1で表層付近のK. brevis集団に利用されないまま残されたアンモニウムと尿素は、0.07μmol-N kg-1 と 0.11 μmol-PO4 kg-1 で、リサイクルN/PO4比が6.0の場合（Walshら、2003）である。 1998-99年のWFSにおける同時期の栄養塩蓄積と赤潮は、魚のN/P比が代わりに∼32であることから、K. brevisによる窒素の収穫を反映している（Walsh et al.、2006）。 2009）は、冬期に産卵する主要な魚種である糸ニシンの単位努力あたりの漁獲量（CPUE）を算出し、2005年と2006年の赤潮後の2007年には、2002年の約25％であった（図1）。 資源量の相対的な指標として（Gulland, 1983）、2005年以降の糸ニシンのCPUEの減少は、2005年の冬の産卵期に、WFS上での存在が<8%イコール生息域である1-3月の<20℃の温度でK. brevisがT. erythraeumを収穫しなくなったことによる加入失敗を反映していた（Figure 3）。 我々は、これらの魚毒性渦鞭毛藻が、春の産卵魚であるスペインイワシ（Sardinella aurita）の魚餌を通常利用する代わりに、O. oglinumを収穫したと推測している（Walsh et al.、2009年）。 1957-2008年の45回の赤潮の長期記録（図1）によると、そのうち10回は1月に約10μg-chl l-1を超え、これらの最初の秋の赤潮を長引かせるために冬眠中の魚が追加で捕獲されたことを示唆している。

したがって、CPRの生態系モデル（HABSIM）は、WFSの赤潮の開始と維持に対する各潜在的栄養源の役割を評価するために、4つのサブモデル（図24）に49の状態変数を組み込んだ：（1）生物化学サブモデル、（2）底生生物サブモデル、（3）光学サブモデル、（4）循環サブモデルのネストセット（一式）。 前述したように、HABSIMはもちろんROMS/NAT HYCOM/FVCOMの組み合わせで強制される。 光学サブモデルは、水柱内の離水放射照度、吸光度、後方散乱を計算するためにスペクトル光場を組み込んでいる。 植物プランクトンとデトリタスの各粒子群に固有の吸収係数と後方散乱係数は、各水深レベルにおける水とCDOMの吸光度の標準計算値に適用されます。 300>

完全な生化学サブモデルは以下の栄養状態変数から始まる：硝酸塩；アンモニウム；リン酸塩；ケイ酸塩；溶存及びコロイド鉄；無機炭素；溶存有機炭素／窒素／リンの難溶性及び難溶性形態；及びCDOM。 これらの化学的変数は、珪藻、K. brevis、A. monilatum、微細鞭毛藻、Trichodesmiumなどの植物プランクトン群集の遷移を媒介し、細菌プランクトンとも競合している。 植物プランクトンの各機能グループは、排泄、呼吸、溶解、沈降・遊泳の速度や、栄養と光の制限に関するパラメータが異なっている（表1、2）。

植物プランクトンはその後、動物プランクトンの草食動物、つまり原生動物や橈脚類によって収穫され、幼魚に餌が移り、成魚資源への採用に影響を与える。

分解した魚は赤潮の重要な栄養源で、Trichodesmiumによるダスト刺激窒素固定と同等である (Walsh et al., 2006, 2009)に相当するため、生化学モデル内で明示的に定式化する必要がある。 HABSIMの幼魚は，WFSと隣接する河口域で支配的な甲殻類の餌魚，すなわち，大西洋の糸ニシン，鱗ニシン，丸ニシン (O. oglinum, H. jaguana, Etrumeus teres), サワラ (S. aurita) そしてベイ・アンチョビー (Anchoa mitchilli) をレートパラメーターとして持っている。 これらの魚は、順次、モデルの魚類食動物によって消費される。 異なる収穫戦略は、アカハタとガガハタ（Epinephelus morio と Mycteroperca microlps）、キングサバ（Scomberomorus cavalla）、バーミリオンスナッパー（Rhomboplites aurorubens）、および漁師による収穫で表現される。 これらの魚のグループはすべて、例えばGOMやSAB、黒海、MS、アラビア湾など、沿岸水域の高次栄養段階において支配的なメンバーである。 植物プランクトンの種と貯蔵魚のバイオマスを除いて、水柱モデルと同じ状態変数を使用する。 底生生物における一次生産は，砂に付着し，日陰に適応した底生珪藻類によって供給される． デトリタスなどの粒子状物質は、水柱から堆積物層へと沈むようになっている。 生きた珪藻類は、外洋棚の堆積物、すなわち真水層の下に沈むが、そこで死ぬと仮定し、堆積物のデトリタスプールに加えられる。 溶存種は、温度と底質の迷路度によって補正された分子拡散速度に従って、底質-水界面を横切って拡散する。 しかし、WFSの一次元モデルの現在の解（図26と図30）に反映されているように、このような生態系の複雑さは必要なのか、それとも不十分なのか。

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