目次:

波動式湧昇ポンプとは?
波動式湧昇ポンプの役割と効果は?
NPOエスコットの波動式湧昇ポンプについて
波動式湧昇ポンプに関する最新動画、資料
モニター販売開始カタログ
関連情報、資料
  *湧昇海域について=水産資源の50%は0.1%の湧昇海域から
  *海底耕耘(海の肥沃化)効果について
  *海面水温上昇による問題と冷却効果について
  *海面水温に関する最新調査
  *試験海域:勝浦海中展望塔における海面:水深8m比較
  *推定湧昇水量と計算式
  *水蒸気供給抑制について
台風のエネルギーを活用できる仕組み
ヘドロの好気的分解=メタン、青潮の発生抑制
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
* 海外事例
* まとめ

開発プロジェクト参加者募集
現在の支援者一覧

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

 
波動式湧昇ポンプとは?

波動式湧昇ポンプとは波の上下運動を利用し、主に低層の海水(または淡水)を汲み上げる人工湧昇装置の事です。
湧昇とは?(出典ウキペディア)

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波動式湧昇ポンプの役割と効果は?

低層の栄養分を海面に引き上げ植物プランクトンの増殖を助け湧昇海域の水産資源の活性化する。
また同時に春から秋にかけての低層の冷水を海面付近に拡散させることで水蒸気量を抑える効果も期待できます。

石巻市ホタテ養殖場での実施試験:全長約6m、下部はVU150管

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NPOエスコットの湧昇ポンプについて

2019年から逆止弁方式の波動式湧昇ポンプの開発に着手しました。

特徴は
①ゼロ・エネ/小波対応:波力のみで駆動、内海、湖沼等の小波でも十分な低層水汲み上げ可能です。

②高強度、高耐久性:これまでの洋上試験で得た経験が生かされています。

③経済性、汎用性:湧昇管は塩ビ管(中古品可)で全国どこでも入手が可能です。

④DIY対応:漁業関係の方が自分で制作し、敷設、修理することも可能です。

⑤低コスト:10万円(1セット)で購入出来、ある程度の数を漁礁的に利用できます。

構造と湧昇のしくみ

水面に浮かぶブイ(浮体)とその下に吊るした逆止弁付きパイプより構成されます。

ブイ上昇時は弁が閉じて湧昇管内の水を上に引き上げる。

ブイ下降時は逆止弁が開き内部の水を表層に拡散する。

ブイの上昇速度が大きい場合、パイプ内部の水は上方向の運動エネルギーを持ちます。

揚水量は湧昇管の上下変位と波の周期に比例します。

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波動式湧昇ポンプに関する最新動画、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.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

モニター販売開始カタログ

モニター販売開始カタログ

カタログ ⇒ こちら

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関連情報、資料

*湧昇海域について=水産資源の50%は0.1%の湧昇海域から

  • 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。
出典:ウキペディア

*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

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*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。

これらの影響は相互に結びついており、地球の気候システムに複雑な変化をもたらす可能性があります。

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。

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*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。

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 最大鉛直水温差は8℃であった。2022.08.18
  5. 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。
  6. 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。

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*推定湧昇水量と計算式

波の周期が5秒とすると1日に17,280回も上下運動を繰り返します。
湧昇管の変位50㎝、管の直径が20㎝とすると一つの波で約15リットルの低層水を汲み上げます。
一日当たり約270㌧の水が引きあがられる計算になります。(流水抵抗ロスは含みません)

南海上で台風が発生すると4m程度のウネリが沿岸に押し寄せた場合、湧昇量はこの約8倍の2160㌧になると考えられます。
☆台風のエネルギーを使い鉛直攪拌推進し水蒸気発を抑える自動制御効果が期待できます。

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*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

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*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

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*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。

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*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」

*まとめ

①数センチの小波でも底層水を表層に汲み上げる事が出来る。

これまで海外で行われてきた実証試験は大型の湧昇ポンプであった。

これらの装置の多くは逆止弁構造の為、湧昇には大きな変位を必要とした。

②弁体とフロートブイの改良による

*幅広左右不均一弁により微振幅で開閉

*閉じ力発生に弾性体利用(通常、重力式開閉)

*先端部の斜カットによる上昇時の流体抵抗と排水抵抗の両方を低減

*ブイ形状と偏荷重によるリフト効果を持たせた。

③汎用品使用による DIY 対応(低コスト)

*逆止弁以外は何処でも入手可能な下水用配管(VU 管と継手)を使用できる。

*開閉補助用弾性体には古タイヤを起用

④導入、移動、修理、撤去、廃棄が容易

*湧昇パイプは塩ビ製の排水管なので全国どこでも安価に入手可能

*単一素材使用による廃棄時の分別作業削減

⑤ストンメルの永久沿線の原理との合わせ効果がある。

*湧昇パイプ管が水温の高い水面近くにあり波のないときでも水温差湧昇原理が働く

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開発プロジェクト参加者募集

気候変動に伴い台風、豪雨、豪雪の発生頻度の増加が予想されます。
海面水温が26.5℃以上になると台風は急速に勢力を強めることが知られています。

波動式湧昇ポンプの特徴は波(振幅)が大きいほど大量の低層水を汲み上げます。
南の海上で発生した台風のウネリが到着した時点で湧昇量は劇的に増えます。(波動応答効果)
これにより周辺の海面水温は低下し発達を制御できるものと考えられます。

また、通常時には海を耕しプランクトン増加させCO2吸収と水産資源の活性化します。

NPOエスコットでは個人、企業、団体等のプロジェクト参加者を募集しています!

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

日本語 英語(English)

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*実施例/論文

宮城県石巻市ホタテ養殖いかだでの試験

論文

論文-1
論文-2
論文-3
論文-4
論文-5
論文-6

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.

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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。
賛助会員8社:
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 41 社:
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㈱

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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。

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組織概要書

入会申込書

NPO法人エスコット
〒277-0011 千葉県柏市東上町4-17
試験場 千葉県夷隅郡御宿町上布施768-22
tel:+81-4-7166-4151
mobil:+81-80-4365-0861
fax:+81-4-7166-4128
https://www.npo-escot.org
ser.kashiwa@gmail.com

*最新情報をご希望の方は以下よりご連絡願います。

お問合せ・ご連絡

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