NASAの技術で海洋プラスチックを検知する
JANGIRA LEWIS 著 | EARTH.ORG | 2021年9月10日 | 3分
NASAの技術で海洋プラスチックを検知する
2021年、研究者はNASAのCYGNSS衛星データを使って海洋マイクロプラスチック濃度を推定する方法を示しました。海面の粗さを風のデータやモデルと比較する手法です。個々の粒子ではなく間接的な信号を捉え、海での採水調査を補完します。
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CYGNSSは2016年に打ち上げられ、本記事で紹介するマイクロプラスチックへの応用は2021年に発表されました。ゴマ粒ほどの小さな破片であるマイクロプラスチックは、海に浮かぶごみで最も多い種類です。植物の成長に影響し、遠い生態系へ入り込み、呼吸する空気にも達します。生物が食べると消化管が詰まったり、満腹と感じて餓死したりするなど、深刻な影響があります。動物プランクトンほど小さな生物も対象です。
この新しい用途は、海洋生物の保護、被害を和らげる研究、非営利・民間組織による清掃に、大きく貢献するでしょう。
衛星観測の仕組み
気候・宇宙科学のFrederick Bartmen Collegiate教授Chris Ruf氏と、ミシガン大学の研究助手Madeline Evans氏は、NASAのCyclone Global Navigation Satellite System（CYGNSS）を使い、宇宙からプラスチック濃度を検知する方法を開発しました。海洋ごみの推定80〜85%がプラスチックであるため、この方法は汚染の追跡・管理の基盤となり得ます。
CYGNSSは8基の小型衛星のネットワークで、熱帯の風速を分析し、ハリケーンの予測を助けます。当初は風で海面がどれほど荒れるかを観測するためのものでしたが、海面を測ることでマイクロプラスチック濃度も検知できます。海面が滑らかなほど、高濃度である可能性があります。
Ruf氏は、「世界を周回する衛星の測定値を組み合わせると、世界の濃度の時間変化を画像化できます。太平洋ごみベルトや、北大西洋・南方の海の高濃度域を明瞭に識別できます」と述べています。
衛星は、流入地点、移動経路、集積域の追跡に特に有効でした。2021年6月の研究論文でRuf氏は、データから傾向を見いだせたと報告しています。例えば濃度には季節性があり、北半球は夏の6〜7月、南半球は夏の1〜2月に高くなりました。また、中国の銭塘江と長江の河口が、東シナ海へ微小プラスチックを送り出す二つの大きな発生源と分かりました。
観測で分かることと限界
衛星は繰り返し広い範囲を観測でき、水試料は推定の解釈や検証に必要な直接測定のデータを提供します。採水範囲が限られることは、測定そのものの信頼性が低いことを意味しません。2021年に発表された方法は、船舶による採水調査を補完するもので、置き換えるものではありません。
クリーン技術を専門とするフィンランドのClewatなど、清掃に取り組む組織も、船での回収、再生、処分にこのデータを使えます。The Ocean Cleanupのような組織にも、海からプラスチックを取り除く使命を効果的に果たす上で有用です。
ただし、衛星で濃度を検知できても、他の変数を考慮しなければなりません。観測した海面には、マイクロプラスチックとともに界面活性剤が存在する可能性があります。洗剤などに広く使われる液状の化学化合物で、海では微小プラスチックに似た動きをします。Ruf氏は、「滑らかな海域がどう生じるか、界面活性剤による間接的な現象かを調べ、その輸送機構と微小プラスチックとの関係をより正確に理解するため、さらなる研究が必要です」と説明しています。
Utah State大学流域科学部のJanice Brahney氏は、2021年4月に影響と原因を調べる論文を発表しました。「湿潤と乾燥、山地と平地など、異なる環境が過程をどう変えるか理解するため、さらに研究が必要です。世界は生産や使用を減速していないため、これらの問いは毎年より切迫しています」と述べています。
メイン画像：Joerg Blessing
この記事はEarth.Orgに掲載されたもので、編集上の合意に基づき転載しています。
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よくある質問
この衛星はマイクロプラスチックの粒子を一つずつ見分けられますか？
いいえ。ここで紹介するCYGNSSの手法は、反射した電波を使って海面の粗さを測定します。研究者は、その情報を風のデータやモデルと組み合わせて、マイクロプラスチックの濃度を推定します。個々の粒子を撮影するのではなく、間接的に測定する方法です。
この回答へのリンク衛星による推定は海上での試料採取に代わるものですか？
いいえ。衛星は広い範囲の分布傾向を捉え、海上で採取した試料は、その水に実際に含まれる粒子の情報を提供します。両者は補い合う方法です。海面の状態には複数の要因が影響するため、衛星信号だけで特定地点のプラスチックの量や種類を確定することはできません。
この回答へのリンク出典・参考情報: NASA: Mapping Marine Microplastics, 03.12.2021 · Lindeque et al., Environmental Pollution, 2020 · NASA: Scientists Use NASA Satellite Data…, 25.06.2021
