はじめに：
近年、台風の巨大化、猛暑、未体験豪雨など気象災害の激甚化が深刻化しており、これらへの効果的な対策が急務となっています。
その主な原因の一つとして、表層（10～30㎝）に形成される高温海面層が、水蒸気発生の増加や、この層における酸素（O₂）・二酸化炭素（CO₂）の吸収阻害をもたらすことが挙げられます。
しかし、気象解析が進歩する一方、具体的な取り組みが行われていないのが現状です
波力を利用して水深数メートル下の低温水を表層へ汲み上げ拡散する「波動式湧昇ポンプ」を開発しました。
これにより水蒸気の大量発生を抑え、酸素、二酸化炭素の海洋への吸収量をアップする事が出来ます。
現在、規模を拡大し、その実用化に取り組んでいます。
実施可能性における主な特徴：
①ゼロ・エネルギー＝２次汚染なし②ロー・コスト＝ブイ、ロープ、樹脂管など汎用品活用
③漁業関係者参加＝気候変動分野での生業創出＝作成から敷設・管理
新規性における特徴：
①浅海層（水深3～5ｍ）からの冷水汲み上げ拡散②拡張型逆止弁による小波・不規則波活用
③湧昇管内部への生物着生防止機能
④湧昇管外部の浮漁礁化
目次：
研究概要：
- 水深３m～１０ｍの低層冷水を汲み上げ海面に拡散する。
- その為、波力をエネルギーとする*「波動式湧昇ポンプ」を用いる。
- これにより*湧昇海域を創造し、同時に*温室効果ガスである水蒸気の発生を抑制する。
*波動式湧昇ポンプ：
波の上下運動を利用し低層海水を表層に引き上げ、拡散する装置。
2019年の房総半島台風を機にNPO法人エスコット、芝浦工業大学で共同開発
現在、千葉県御宿町、岩和田漁港内にて実証試験を継続中
*湧昇海域：
湧昇域は全海洋面積の0.1％程しかないとされるが、その生物生産量は海洋のあらゆる生態系の中でも際立って高く、非常に豊かな生態系が形成される。
これは深海の栄養塩が海洋表面にもたらされることで、海洋の生産者である植物プランクトンの増殖をきっかけに、次々と上位の栄養段階にある生物が増えていくためである。
湧昇域は好漁場となり、人間にも恩恵を与えている。 出展：ウキペディア
*温室効果ガスである水蒸気
水蒸気は地球の温室効果ガスの中で最も寄与度が高く、大気中における温室効果の約50%を担っています。
気温の上昇によって大気中の水蒸気発生が促進され、それがさらに温暖化を増幅する「水蒸気フィードバック」と呼ばれる現象が認められています。
考えられる効果：
以下の様な効果が期待されます。
- 水蒸気発生抑制＝台風、豪雨の激甚化抑制
- *浮漁礁（パタヤ）効果＝藻が付くことで小魚が集まり、その小魚を狙って大型魚も集まる“食物連鎖”を活用した浮体装置
*パタヤ効果を取り込んだ資料 ⇒ こちら - 沿岸都市の猛暑対策＝水蒸気にはCO2以上の温室効果作用がある。
- 海洋によるCO2回収（DAC）＝海面水温低下によりCO2吸収量増加
浮漁礁（パタヤ）効果について：
パヤオはフィリピン語で「筏（いかだ）」を意味し、日本語では「浮魚礁（うきぎょしょう）」とも呼ばれている。
カツオやマグロ、シイラなどが流木や漂流物に集まる習性を利用した集魚装置として利用されている。
沖縄・宮古島などではカツオ・マグロ類の漁獲量が増加し、漁業の主軸となっている模様。
現在は沖縄を中心に全国に広がっており、漁協主導で多くのパヤオが設置。
海底設置型の従来の人工魚礁と違い、浮魚礁は航行の安全性や耐久性に優れるほか、サンゴ礁やマングローブの海洋環境の保全にも貢献している。
パヤオ設置による回遊魚の安定供給と、沿岸資源保護を両立できる手法として注目されている。
出典：TSURINEWS編集部
各地の鉛直水温比較：
千葉県御宿町、勝浦市、伊勢湾、東京湾における鉛直水温調査・解析を行いました。
①千葉県御宿岩和田漁港における鉛直水温比較
②千葉県勝浦市、海中展望塔直下での鉛直水温比較
③伊勢湾における鉛直水温比較
③東京湾での表層、中層水温比較表示
東京湾表層（０～５ｍ）、中層（水深中央値≒１０ｍ前後）の水温比較イラスト
共通する鉛直水温傾向：
近年の観測では、水深2〜10mの浅い層に、海面水温を実際に1〜2℃低下させ得る冷水が広く存在することが分かっています。
この層からの揚水は、深層水利用に比べて技術的・経済的に格段に容易であり、外部環境への負荷を最小限に抑えながら表層冷却を安定的かつ持続的に実現できます。
従来は数十〜数百メートルの深層水汲み上げが唯一の方法とされてきましたが、それには膨大なエネルギーと環境変化のリスクが伴います。これに対し、浅層の冷水利用は導入障壁が低く、分散設置による広域展開が可能です。
この技術革新は、台風やハリケーンの巨大化抑制にとどまらず、気候変動リスクの緩和、水産資源と海洋生態系の保全にもつながる、実効性の高いソリューションとなり得ます。
海面水温の現状と課題について：
近年、海面付近のごく薄い高温層が長期間安定して存在し、上下方向の海水の混合（転流）がほとんど起こらない状態が常態化しています。
この結果、高温化した表層からは継続的に大量の水蒸気が発生し、温室効果ガスとして気候変動をさらに加速させる一因となっています。
さらに、海水の温度上昇は溶存酸素（O₂）および二酸化炭素（CO₂）の保持能力を低下させ、海洋の自己浄化機能やCO₂吸収能力が著しく損なわれます。
溶存酸素量の低下は、魚介類等の生物に深刻な酸欠ストレスを与え、斃死（へいし）や生態系のバランス崩壊を引き起こす危険性が高まっています。
このような状況は、台風やハリケーンの巨大化リスクのみならず、地球全体の気候システムや海洋生態系の健全性に対する重大な脅威として認識すべき重要な課題です。
人工湧昇（＝upwelling）による改善効果について：
波動式湧昇ポンプには以下の主な特徴と効果が期待できます。
- 夏季における水蒸気発生の抑制
- CO2およびO2の溶存量向上
- 栄養塩類の循環促進
水蒸気の温室効果作用に関する詳細ページ ⇒ こちら
波動式湧昇ポンプ（人口湧昇装置）について：
湧昇の仕組み
波動式湧昇ポンプは、浮体（ブイ）に連結された逆止弁付きパイプで構成されています。
このシンプルな仕組みにより、海水の効率的な湧昇（upwelling）を実現します：
- 上昇時に弁が閉じ、パイプ内の水が引き上げられる
- 下降時には弁が開き、引き上げられた水が排出される
この動作を繰り返すことで、波のエネルギーを活用しながら持続的な湧昇（揚水）が可能になります。
湧昇状況
実験室での湧昇状況
海洋での湧昇状況
波動式湧昇ポンプの技術的特徴
- 小波・不規則波への対応 ＝斜めカットの軽量幅広弁を採用し、より高い湧昇感度を実現。
- 風下方向への拡散 ＝受風ポール付きの丸ブイを用いることで、揚水を風下方向に効率的に拡散。
- 上下双方向の送水＝装置を上下逆にすることで、下方への送水が可能となり柔軟性を向上。
逆止弁構造
※長寿命蝶番採用：一日に数万回、１年間継続使用可能
波動式湧昇ポンプの湧昇効率について：
湧昇ポンプの有無による海面水温比較
湧昇量・拡散面積試算
東京湾の海面水温を１℃下げる為のシミュレーション：
東京湾の水深0㎝～30㎝の表層の海面水温を下げる試算を行ってみました。
条件設定：
東京湾面積＝100㎞²
現在の海面水温＝30℃ Ts
底層水温＝27℃ Tc
シミレーション詳細情報 ⇒ こちら
波動式湧昇ポンプに関する動画、資料:
1.動画：波動式湧昇装置の気候変動対策メカニズム ⇒ こちら
2.動画：波動式湧昇ポンプ解説動画 ⇒ こちら
3.動画：波高５㎝での湧昇動画 ⇒ こちら
＊パイプ内の水が数センチ刻みで上昇する様子がはっきりわかります。
4.動画：湧昇管の内外の水流を可視化 ⇒ こちら
5.資料：最新情報：波動式湧昇ポンプによる効果検証実験結果
概要まとめ資料 ⇒ こちら（PDF)
その他、補足資料：
推奨用途（台風制御以外）
- 養殖海域の既設ブイ活用＝ブイ下海中にロープで吊るして使用できます。
- 海底砂漠海域での浮体式漁礁
- 湖沼、ダム湖の水質改善
価格：逆止弁以外は汎用品としてDIY制作出来ます。
- 逆止弁：￥29800/個（税、送料別）
周辺アイテム：
- 受風ポール付き丸ブイ（浮力22㍑、牽引ロープ付き）：￥24800/個（税、送料別）
- 湧昇管セット：￥39800/セット（税、送料別）
⁂セット価格内訳：
- 上部湧昇管VU100（1.8m～）
- 異径ジョイント（VU100/200）
- 下部湧昇管VU200（0.5ｍ）
- 連結用ビス
- 管内クリーニング・バー
持続可能な技術としての発展性
- ゼロ・エネルギー：波力・風力のみで駆動、外部エネルギー不要！環境負荷ゼロの持続可能技術
- 水産資源の活性化：酸素と栄養塩循環を促進し、人工的に豊かな湧昇海域を創造
- 気候災害軽減：海面水温を冷却し、台風（ハリケーン、サイクロン）への水蒸気供給抑制
- 低コスト＆DIY対応：漁業関係者、ベンチャー企業向けモデル事業化
- 猛暑への具体的軽減策：温室効果ガスである水蒸気発生抑制で猛暑対策
深層海水汲み上げとの相違点について：
- 波動式湧昇ポンプは、波のエネルギーを利用し、水深2～8m程度の浅層冷水を簡易な装置で汲み上げ、主に局所的・分散的な用途（例：漁場の活性化や海面冷却）に用います。
- 小型・低コスト・設置や運用が容易です。
- 巨大装置による深層海水汲み上げは、500～1,000m以深の深層水を大規模にポンプアップし、広範囲への海洋大循環や一次生産向上、CO₂吸収促進といった地球規模の用途を目的とします。
- 大きな設置コスト・維持費がかかり、技術的困難も多いのが特徴です。
要約すると、浅層―波力・分散・小型・安価／深層―大規模・高コスト・地球規模が主な違いです。
海藻着生用の浮体構造物として海藻を増やす
浮体は海藻が着生できる新たな表面（基質）を提供し、特に砂地や岩盤が少ない場所でも藻場の創出が可能となります。
海底設置型に比べ、浮体は砂の堆積による海藻着生阻害が起こりにくく、安定して着生面を維持できます。
水深や設置高さを工夫することで海藻の生育に必要な光量を最適化しやすく、浅海～中層でも効率よく光合成ができます。
浮体は着生した海藻ごと簡単に移動・回収でき、基質自体も再利用が比較的容易です。
広い範囲に浮体を分散配置することで持続的な生育場の創出ができ、炭素固定量の増加によるブルーカーボン施策としても貢献します。
浮体式漁礁創成＝藻場をつくり生態系を復活
海藻類着生
多様な生態系を確認
産卵場所となっている。
NEW:波動式湧昇ポンプ概要説明書
⇒ 詳細情報
NEW:東京湾シンポジウムでポスター展示
⇒ 詳細情報
NEW:ドイツ語資料をドイツ企業数社に提供しました。
⇒ ドイツ語資料
NEW:空気中から直接CO2を回収するDAC技術の可能性が生まれました。
⇒ 詳細情報
湧昇量計算について
湧昇量試算事例：
オーストラリアのグリフィス大学ゴールドコースト校の計算式を用いる。
表３：Griffith University Gold Coast Campusの計算式
＊A はチューブの面積，H は谷から頂上までの波の高さ，T は波の周期を表す。
ポンプの最大上昇速度は水面の最大上昇速度と等しいと仮定する。
湧昇流の理論式：
Q_th=πAH/T (-∆ρ/ρ gAT)
(A : パイプ断面積、H : 振幅、T : 波周期)
(ρ : 水の密度、∆ρ : 密度差、g : 重力加速度)
水深の浅い層からの湧昇の為、水温差による比重差は無視する。
表４：湧昇量試算、改良型湧昇ポンプ（＝上部管径100㎜+下部管径200㎜）
＊波高50㎝、周期3秒で約450㌧/日
湧昇水の海面拡散面積試算：
＊波高、周期は表４と同じとした。
＊表層流速試算での気象条件：千葉県年間平均風速を3.5ｍ/ｓとした。
表５：湧昇水の海面拡散面積試算
＊拡散面積（水層厚＝0.1ｍ）は約4370ｍ2/日
関連情報、資料：
＊海底耕耘（海の肥沃化）効果について
効果-1：植物プランクトン増加と水産資源が活性化
効果-2：植物プランクトン増加がCO2を回収
効果-3：ヘドロ（嫌気性有機物堆積層がある海域）ではその分解が促され赤潮、青潮対策となる。
効果-4：嫌気性分解によるメタン（CO2の25倍の温室効果ガス）の発生抑制に繋がる。
- プランクトン増加とCO2吸収
- 出典：ハンブルグ大学
- 人工湧昇と魚類増、拓海
- 出典：日本マリンエンジニアリング学会
- 青潮発生
- 出典：PAKUTASO
＊海面水温上昇の問題と冷却効果について
海の海面水温が上昇すると、以下の様な影響が生じる可能性があります。
①気象変動と気象パターンの変化:
海面水温の上昇は、気象パターンに影響を与える可能性があります。たとえば、ハリケーンや台風の強度や頻度が増加する可能性があります。
②海洋循環の変化:
海面水温の変化は、海洋循環にも影響を与える可能性があります。世界中の海流や気候にも変動が生じる可能性があります。
③生態系への影響:
海洋の生態系は、海面水温の変化に敏感です。気温の上昇は、海洋生物の分布、繁殖、餌の入手などに影響を与える可能性があります。特にサンゴ礁や魚群など、特定の生態系に深刻な影響を及ぼすことがあります。
④氷河と氷床の融解:
温暖化に伴う海面水温の上昇は、極端な場合、氷河や氷床の融解を促進する可能性があります。これにより、海面上昇が加速し、低地の沿岸地域が影響を受ける可能性があります。
⑤気温上昇と関連する問題:
海面水温の上昇は、気温の上昇とも関連しています。これにより、地球全体で気温が上昇し、熱波、干ばつ、洪水などの気象イベントが増加する可能性があります。
⑥空気中の酸素やCO2の海への取り込み量減少:
海の溶存酸素量減少を引き起こす可能性があります。これにより、海洋の酸素、CO2吸収量が減少し魚貝類の酸欠死や植物プランクトンの減少に繋がる可能性があります。
海面水温冷却により考えられる効果：
効果-1：水蒸気の供給制限
効果-2：台風、豪雨、豪雪発生抑制
効果-3：沿岸都市での熱中症対策（低層冷海水による熱吸収）
効果-4：海面からの酸素や２COの溶け込み量増加（プランクトン増と酸欠死対策）
- 気象庁HP
- 気象庁HP
- 出典：テレ朝ニュース
- メキシコ湾における魚の大量死
水温と酸素溶存量曲線：
水温が5℃上昇すると酸素吸収量は8～10％減少。
＊海面水温に関する最新調査結果
千葉県勝浦市は海流の関係で夏でも気温が30℃を超える事はめったにありません。
その勝浦にある「海中展望公園」における推進８mの年間水温と気象庁の海面水温データを比較しました。
※気象庁データの収集時刻がはっきりしない課題があった。
- 年間を通した平均の水温差は約1.7℃海面水温が高かった。
- 海面水温の方が水面下水温より高い日の出現率は約95％であった。
- 年間を通じ６，７，８月は平均でも3℃以上海面水温が高かった。
- 最大鉛直水温差は8℃であった。2022.08.18
- ９月、１０月の水温差縮小原因は台風による攪拌によるものと考えられる。
- 透明度は海面水温上昇時期に透明度が低くプランクトン増殖が影響したしていると予想される。
試験海域：
勝浦における年間鉛直水温変化グラフ：赤＝海面水温、青＝水面下８m水温
水温差変動グラフ：８月が最大
月平均水温変化：９，１０月は台風の影響で縮小
秋から冬にかけては海面水温が低く転流が発生したものと考えられる。
月平均では１，２月が最も水温が小さい。
透明度と水温の関係にはプランクトンが影響しているものと考えられる。
勝浦海中展望塔における鉛直水温データ：昼夜の時間変化データ回収が今後の課題である。
水深２-3m潜っただけで急に水が冷たくなることは体験的に分かっています。
エスコットでは防水ケースに入れた温度ロガーにより実際何度違うかを計測しました。
晴れた夏の日、表層水温は水深３mの水温と比べ最大3℃ほど下がる事がわかりました、
直射日光による海面水温の急上昇がその原因の１つだと考えられます。
50㎝間隔で鉛直水温を15分間隔で連続計測結果
９月１０日の終日計測では水深0.5ｍまでの海面表層で太陽熱のほぼ半分を吸収していた。
水の熱は超吸収
1ｍｍの水層は3μｍ以上の太陽光中の熱波長をほぼ全て吸収します。
つまり海面の表層数センチから水蒸気が大量発生していると推測されます。
＊水蒸気供給抑制について
海面水温を１℃下げると水蒸気の発生は約7％抑えることが可能となります。（IPCC)
- 2023.8.9の海面水温
- 出典：気象庁HP
- 海から雲と波が沿岸にやってきます。2023.8.5
- 千葉県鴨川市
台風のエネルギーを活用できる仕組み
①日本の南海上で台風発生
②台風による高波/ウネリ到着
③波力式湧昇ポンプが大きく上下し低層冷水引き上げ開始
④冷水拡散による敷設海域の海面水温低下/低層の養分拡散
⑤水蒸気供給抑制による台風の発達抑制、進路変更
- 台風通過で海面水温低下
- 海底の栄養塩再拡散
＊ヘドロの好気的分解＝メタン、青潮の発生抑制
①底泥の有機物を24時間少しずつ好気的分解＝水＋CO２発生
②メタン発生抑制＝温室効果作用を1/25に低減
③植物プランクトン増加
④沿岸の水産資源活性化
＊浚渫後の海底のくぼ地にたまる有機物を好気的に分解しメタン、硫化水素の発生抑制
①低層堆積物（ヘドロ等）を湧昇
②海面の酸素と接触
③好気的分解
④青潮発生抑制&植物プランクトン増加
＊陸からの風により青潮が発生し魚介類に被害を与える。
＊海底くぼ地等で24時間365日少量ずつ分解する。
海外事例：
ハワイ大学、オレゴン大学によるハワイ沖実験
「波浪ポンプ技術を用いたアップウェリング制御の外洋実験」
🌏 開発プロジェクト参加者募集
気候変動の進行により、台風・豪雨・豪雪の発生頻度が今後さらに増加すると予測されています。特に海面水温が26.5℃を超えると、台風は急速に勢力を拡大することが知られています。
私たちが開発する 波動式湧昇ポンプ は、波の力を利用して浅層の冷水を汲み上げ、周辺の海面を冷却する装置です。特徴的なのは、台風由来の大きなうねりが到達すると、汲み上げ量が自然に増大する「波動応答効果」です。これにより、台風の発達を抑制できる可能性が期待されます。
さらに平常時には、海中に栄養を循環させることでプランクトンを増やし、CO₂吸収の促進や水産資源の活性化にも貢献します。つまり本技術は、気候変動対策と海洋環境保全を同時に実現する革新的なソリューションです。
現在、NPOエスコットではこのプロジェクトに参加いただける 個人・企業・団体の仲間 を広く募集しています。
未来の地球と海を守る挑戦に、ぜひご参加ください。
プロジェクト詳細 こちら
プロジェクト参加企業・団体・個人向け資料
実施例/論文：
論文
オーストラリア・グリフィス大学
「波力を利用した人工湧昇による魚類資源増強の人工湧昇」
Brian Kirke*（ブライアン・カーク）
School of Engineering, Griffith University Gold Coast Campus, PMB 50, Gold Coast Mail Centre,
ハワイ大学、オレゴン大学
「波浪ポンプ技術を用いたアップウェリング制御の外洋実験」
ANGELICQUE WHITE
オレゴン州立大学、オレゴン州コーバリスの海洋大気科学部
KARINBJO¨RKMANとERICGRABOWSKI
ハワイ大学マノア校、ホノルル、ハワイの海洋地球科学技術学部
RICARDO LETELIER
オレゴン州立大学オレゴン州コーバリスの海洋大気科学部
STEVE POULOS、BLAKE WATKINS、およびDAVID KARL
ハワイ大学マノア校、ホノルル、ハワイの海洋地球科学技術学部
宮城県水産試験場：
「自然エネルギーを利用した湧昇流発生による養殖マガキの身入り向上に関する研究」
熊谷 明・押野 明夫
「深層水汲み上げによる海洋肥沃化実験」
－拓海プロジェクト－
THE SEA FERTILIZATION EXPERIMENT BY UPWELLING
DEEP OCEAN WATER – TAKUMI PROJECT－
大内 一之
Kazuyuki OUCHI
工博 ㈱大内海洋コンサルタント（〒389-0001 長野県軽井沢町塩沢湖野村C-11）
Ph.D., Ouchi Ocean Consultant, Inc.
波動式湧昇ポンプに関するご意見・ご提案をお願いします。
We would appreciate your opinions and suggestions regarding wave motion-type rising pumps.
研究開発支援者一覧
研究活動資金は以下の会員の経済的支援により成り立っています。
合計：53社、賛助会員８社＋正会員45社
賛助会員：支援金額 ５千円/月
(株)共同フレイターズ
シフトサービス(株)
吉田運送(株)
鈴与自動車運送株式会社
久和倉庫（株）
ヤマラク運輸（株）
青バラ運輸（有）
㈱丸山運送
正会員 ：支援金額 千円/月
(株)タニタ
(株)日本能率協会総合研究所
日本フレイトライナー(株)
日本貨物鉄道株式会社
シリウス・コンサルティング(株)
早川海陸輸送(株)
群馬ジカハイ運輸(株)
郡山トラックセンター事業協同組合
東京貿易運輸(株)
(株)プランドール
(株)APT
永進運輸(株)
吉田運送㈱
ヤマニ屋物流サービス(株)
大竹運送(株)
八潮運輸(株)
(株)ホーユーサービス
茨城県運送事業協同組合
佐野市役所
U―パレット(有現会社デジレ）
㈱EF インターナショナル
関東サービス㈱
トレードシフトジャパン(株)
アトム・ロジスティックス(株)
能代運輸㈱
トライウォールジャパン㈱
白井エコセンター㈱
エコ・プランニング
(株)タクスト
(株)ロックイットグローバル
幸和運輸(株)
タツミトランスポート株式会社
オーオーシーエル ロジスティクス(ジャパン)(株）
神尾政志様（物流アドバイザー)
(株)義興業
みなと総合研究財団
日本トランスシティ株式会社
TRADE TECH JAPAN LLC.
藤本剛士（医師）
シンシアンクス合同会社
日本テクノロジー株式会社
オーパーツ株式会社
丸紅ロジスティクス㈱
㈱インターナショナル・フォーワーディング
合同会社 TRANSCENDIX
青伸産業運輸（株）
ロジテクノサービス株式会社
NPOエスコットでは供に働く仲間を募集しています！
新規入会特典
① 総エネ、省エネ、環境保全、物流改革分野でのマッチング支援：
5千を超えるリアルなネットワークでの多種・多様なマッチングを支援します。
② コンサルティング：
蓄積した自然科学、物流、人文系データを活用したアドバイスを受けることが出来ます。
③ 製品・サービス・システム開発参画：
研究開発、新企画等のプロジェクトにご参加いただけます。
④ リアルな交流：
ほぼ毎月実施される人財交流会に会員価格でご参加いただけます。
上記の実績によるバリュー・クリエーションが可能となります。
NPO法人エスコット
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＊最新情報をご希望の方は以下よりご連絡願います。
NPOエスコットについて
NPOエスコットは、環境・エネルギー問題や物流効率化に資する独自の技術・システム開発を行う非営利団体です。
波動式湧昇ポンプ、DIY型太陽熱コレクター、防災・防犯エコ窓などの気候変動対策に直結する具体的製品を生み出しています。
国際物流分野では、グローバル・コンテナ・マッチングやQRコードによる効率化支援システム等のスマート化を通し持続可能かつ災害支援となるシステム開発を行っています。
埼玉県コンテナ・ラウンド・ユース推進協議会、佐野市インランド・ポートの発展および気候変動対策アドバイザー