We obtained 78 heat flow measurements during 2002-2008 in the area of the Iheya-North hydrothermal field in the middle Okinawa Trough, in order to clarify the spatial extent of the hydrothermal circulation system. Within a small basin surrounded by knolls, three distinct zones are identified with different heat flow values, which we termed the high-, moderate-, and low-heat-flow zones. In the high-heat-flow zone located near the western edge of the basin, extremely high and widely scattered heat flow values (0.01-100 Wm^-2) were measured within ∼500 m of the active hydrothermal mounds, venting black smoker fluid of maximum 311 °C. With increasing distance east of the high-heat-flow zone, heat flow gradually decreases from 1.0 to ∼0.1 Wm^-2 in a region where surface sediment is dominated by clay and a high-resolution bathymetry indicates a smooth seafloor surface. We term this area the moderate-heat-flow zone. Further to the east (∼2 km from the high-heat-flow zone), the seafloor consists of coarser sediment with a rugged surface, and heat flow is very low (<0.1 Wm^-2), as designated the low-heat-flow zone. We suggest that such anomalously low heat flow can be explained by the recharge of seawater into the formation, and that hydrothermal vents or diffuse flow in the high-heat-flow zone can drive this kilometer-scale hydrothermal circulation within the Iheya-North knoll complex, if the sediment below the moderate-heat-flow zone is impermeable enough to prevent vertical fluid migration but is permeable enough to encourage horizontal flow. Although some geological data such as piston core samples, surface morphology and seismic data would support this inference, this hypothesis needs to be tested through more direct evidence and by numerical simulation studies.

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粒子シミュレーション手法の1つであるPIC (Particle-In-Cell) 法モデルにおいて, 粒子の速度モーメントをベクトル型計算機上で計算するためには, いくつかの工夫が必要である. その中で, 広く使われている3つの手法 (作業配列法・RETRY法・LISTVEC指示行法) による計算速度を比較した結果を報告する. 計測には空間2次元システムを用いた. 作業配列法・RETRY法の計算速度は同程度であるが, LISTVEC指示行法はそれらより約1.5倍遅い. 一方, 使用する主メモリ量は, RETRY法・LISTVEC指示行法は同程度であるが, 作業配列法は, それらより数倍多く, 扱えるシステムサイズを小さくしてしまう. プログラミングの容易さでは, LISTVEC指示行法は非常に容易であり, 次に作業配列法である. RETRY法はプログラム作成までの作業量が他の2つに比べて多い. 結果, 本報告では, プログラミングは容易ではないが, 計算効率を全体的に判断し, RETRY法の使用を推薦する.

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²¹⁰Pb濃度を用いた堆積速度の測定や, 石英粒子を用いた光ルミネッセンス年代測定の際に必要となる線量率を測定するため, 筆者らのラボにガンマ線分析システムが導入された. とりわけ堆積速度の算出や年代決定の用途においては, 分析対象となる核種の定量結果によって堆積速度や線量率が変化してしまうため, 定量には正確さが要求される. そこで, 双方の分析で測定される²¹⁰Pbと²¹⁴Pbについて, システムに付属するソフトウェア (MCAエミュレーション) が計算するピーク面積を用いた核種濃度の定量のほか, コベル法と関数適合法による手計算を行い, それぞれの値を比較した. その結果, とくに²¹⁰Pb濃度については, MCAエミュレーションを用いた計算の結果のなかに, コベル法や関数適合法によって得られた値と一致しないものが見られた. この原因として, MCAエミュレーションは, ピークのネット面積を計算する際に, グロス面積から差し引かれるベースライン領域を自動的に設定してしまうこと, このことが, ピーク面積の計算に影響を与えていることが考えられる.

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走時による構造探査データ解析は, 浅部リソスフェアの不均質性をモデリングする効果的な手段である. 最近, 柔軟な構造モデルパラメタリゼーションを採用した新しい走時解析手法であるJive3Dが開発された. そこで, Jive3Dが海洋研究開発機構が実施するような大規模な構造探査データ解析でも有効かどうかを確認するために, 数値実験を実施した. その結果, Jive3Dのインバージョンスキームは大規模構造探査データ解析でも有効であり, 従来の走時解析手法よりも適切な速度構造モデルを構築しやすいことが分かった. その一方で, Jive3Dを大規模構造探査データに適用するには, 計算速度や安定性に問題があることも判明した. そこで, 本研究ではJive3Dを改良し, 計算の安定化, 高速化を実現した. 改良版Jive3Dを用いれば, 従来よりも客観的, 定量的に深部の地震波速度を議論できるようになると期待される.

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外洋における中・長期の無人海洋観測では, 観測期間中に使用できる電力が限られるため, 消費電力の少ない機器を用いる必要がある. 海洋研究開発機構むつ研究所が開発している海洋表層ブイ型二酸化炭素観測装置は海水とCO₂ガス平衡にあるpH指示薬溶液の可視光域の吸光度測定により二酸化炭素の測定を行っている. 今までは, その光源として消費電力の大きいキセノンランプやタングステンハロゲンランプが主に用いられてきた. 本研究では, 従来のランプに代わり, 発光ダイオード (LED) を用いて可視光域の分光測定に使用可能な低消費電力 (最大1.0 W) の光源を開発した. 開発したLED光源は7個 (435 nm, 490 nm, 500 nm, 592 nm, 609 nm, 750 nm, 白色) のLEDを組み合わせて, それぞれの光を混合し光ファイバーへ出力する. 開発した光源の安定性試験と温度依存性試験を行い, 従来のランプよりも点灯直後から安定で単体のLEDよりも温度依存性の小さいことが確認できた.

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A supersite has been established and is operated under the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) and the International Arctic Research Center (IARC) Collaboration Study (JICS), with special emphasis on activities in Research Area 2 (Terrestrial Processes and Variation), which aims understanding multi-scale interactions in the Arctic system, quantifying the impact of observing system components, and utilizing observations in tests and validation experiments for modeling and remote sensing. We have shown that the formation of a supersite under JICS can promote the effective integration of observational studies, modeling, and satellite remote sensing research targeting various components of the processes occurring in the Arctic system. Through the study of these processes, we can enhance our understanding of the nature of the Arctic and the regional aspects of global environmental change, and improve the predictability of climatic fluctuations. We plan to maintain the supersite for the five years of JICS between 2009 JFY and 2013 JFY, as well as to improve the operation of the supersite.

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