RESEARCH
AND
DEVELOPMENT_{研究開発体制}

研究船、漂流フロート、係留系などを利用し、また、国際的な枠組みを積極的に活用し、物理的・科学的な海洋環境の変動・変化や海洋と大気の間の運動量・熱・物質の交換を精密に効率よく観測するとともに、先進的な解析手法等を用いた研究を推進します。これらにより、全球的かつ海洋表層から深層に至るまでの海洋の状況や、海洋と大気の相互作用を包括的に研究し、地球環境の動態の理解、特に地球環境の成り立ちやその変化における海洋変動の役割の理解を進めます。

観測や数値解析、モデリングを複合的に利用し、また、衛星や現場観測・データ同化等に関する新たな手法の開発を通じ、海洋や大気だけではなく陸域も含めた物質循環と生態系変動等を統合的に捉えます。特に、環境変動や気候変動を左右する炭素収支や関連する過程に着目し、それらに影響する人間活動や自然システムの役割やメカニズムの理解に取り組むとともに、大気組成の変化、海洋酸性化に対する生物応答、津軽海峡等の沿岸域における環境変動等の理解度を高め、環境・気候変動対策に貢献する知見等を創出し、積極的に情報発信をします。

地球システムモデルをはじめとする様々な数値モデルを活用し、地球環境変動の動態理解に貢献します。時間スケールが異なる気候変動現象の相互作用や各現象の果たす役割など、地球システムのもつ複雑なありさまを明らかにします。加えて、地球システムのメカニズム解明や現象理解を応用した変動予測に関する研究開発により、生態系を含む地球環境変動に関する全球規模の多様な将来予測に挑みます。

データの空白域であり、併せて地球温暖化の影響が最も顕著に現れている北極域をフィールドとして、様々な国際プロジェクトをベースに現場観測や衛星観測で得られた観測データを活用し、数値計算などを駆使して、現状の把握及び将来予測のためのデータの取得・公開を行います。これにより、海洋・雪氷・大気・陸域間の相互作用をはじめとした気候・環境システムの理解と全球気候に対する北極域の役割を理解し、地球環境変動につながる北極域の機能を明らかにします。

我が国周辺で発生する海域の地震・火山活動やその発生場は、陸域と比較して未だ実態の把握が大幅に遅れています。そこで、南海トラフや伊豆・小笠原等のプレート沈み込み帯において、地下構造や地震・津波・火山活動の実態把握、その時間変化等の解明を目指します。そのために、調査船等を用いた機動的な海域調査観測を実施し、プレート沈み込み変動帯のダイナミクスの理解を深めます。これらの成果を活用して、地震・津波・火山災害が発生するアジア・環太平洋地域において、プレート沈み込み帯の実態把握のための広域的な共同研究を進めます。

海域における地震や津波、火山噴火は、突発的かつ大規模な災害をもたらします。こうした地質現象の準備過程や活動の推移を理解するためには、地下や海底に残された地質記録から、過去に起きた出来事とその背後で進行した地球内部のプロセスをあわせて読み解くことが重要です。そこで、地震・津波・火山活動の痕跡をとどめる岩石や堆積物を採取し、最先端の化学分析技術を利用して活動履歴を復元し、地球内部プロセスの解明を目指します。また、シミュレーションやAIを活用することで、地球内部における熱・マグマ・流体の発生と輸送過程を明らかにし、プレート沈み込み帯のダイナミクスの理解を深めます。

巨大地震発生域である南海トラフ等のプレート沈み込み帯や伊豆・小笠原等の海域火山を対象に、海底や海底下で何が起きているか、プレート境界やマグマだまりがどのような状態であるかをリアルタイムで把握することが重要です。そのために、最先端のモニタリング技術により得られたデータと地下構造モデルを活用して、地震・火山の時空間変化の理解に向けた解析手法の開発を進めます。また、地震や火山及びそれらに励起される津波の推移予測の高度化を目指します。得られた成果を踏まえ、地震・火山・津波データのリアルタイム解析から、その情報発信の仕組みまでを一体的に開発します。

海面から深海底、さらに海底下までを繋ぐ物質やエネルギーの流れに着目し、物理・化学・生物・地質学を融合した多角的な観測から、地球環境と生命の相互作用の理解を目指します。観測データと理論、モデルを統合することで、気候変動や人間活動が海洋生態系に及ぼす影響を正確に捉え、変動する生態系の未来像を可視化し、予測するための科学的基盤を構築します。

超深海や低温熱水系など、人類未踏の極限環境に残された「生命のフロンティア」の探査に挑みます。独自の探査技術と最先端の遺伝子解析（メタオミクス）等を駆使し、未知の微生物や生態系を発見・解明。生命活動の限界や、地球と生命の共進化プロセス、そして物質循環における未知機能を明らかにします。常識を覆す生命と地球の姿を追い求め、生命科学の新たな地平を切り拓きます。

生命誕生から現在に至る40億年の歴史の中で、海と生命はいかに影響し合い進化してきたのか。地質記録の解析と現存する微生物の生理機能研究を統合し、「光合成の誕生」や「多細胞化」といった進化の重要イベントを解読します。さらに、地球という枠組みを超え、太陽系天体における海洋の普遍性や生命の起源にも迫ります。過去と宇宙を知ることで、海と生命の普遍性と特異性を浮き彫りにする、新たな学術領域の構築を目指します。

探査によって得られた貴重な生物試料や遺伝子資源（バイオリソース）の潜在的価値を掘り起こし、広く社会へ浸透させ社会実装の拡大を目指します。最先端のゲノム解析を導入し、革新的なスクリーニング技術等の開発を行い、深海生物特有の有用な酵素や機能を探索します。そして、微生物を活用した「バイオものづくり」、環境浄化、エネルギー変換、さらには人工細胞の創成など、海洋バイオリソースを起点とした革新的な技術開発と利活用基盤を構築します。

機構では、自然起源由来の地球システムの根幹である物質（元素、同位体、化合物等）に着目し、これらの起源・組成・分布・相互作用の時空間的変動の要因に関する未解明問題の解決に資する研究開発を進めます。特に、海洋・陸域における物質科学の基礎記載および地球惑星科学に関わる多角的な観測を実施し、物質動態の理解及び将来予測に取り組みます。また、国内外の研究機関等との連携により、資源の分布や環境影響の推定を含めた水圏―地圏―生命圏の統合的理解の体系化に貢献します。

多様な組成と形態で存在する海底資源（鉱物資源、エネルギー資源等）に焦点を当て、その資源形成機構の解明を目指します。機構が有する様々な物理探査・物性計測技術と高い化学分析能力を最大活用し、対象とする海洋の物質の機能を詳細に把握して、海底資源の分布推定を含めた研究開発を進めます。これらの研究開発を通じて得られた先進的かつ学際的な分析技術・調査技術の知見や基礎データは、国内外の研究枠組みに還元し、有用物質機能の利活用の推進及び社会課題解決に向けた取り組み等に貢献します。

海洋に広く存在し、環境に影響を及ぼしている人為起源の海洋汚染物質（マイクロプラスチック等）に着目し、その動態と環境影響の解明を目的とした研究開発を進めます。また、人為起源物質の環境調和的な活用や低負荷素材の開発を通じて、海洋汚染の低減という社会課題の解決に資する研究開発を推進します。これらの取り組みを通じて、海洋汚染物質の動態像を解明し、環境調和型社会の構築を目指します。

多様な海洋地球観測情報を、シミュレーションモデルやデータ駆動型手法によりデジタル空間へ写像し、現実空間とデジタル空間が相互に連携できる「海洋地球デジタルツイン」を開発します。複雑に絡み合う地球システムの相互関連性を発見・解明するとともに、その関係性に基づく付加価値情報を利用者ニーズに合わせて最適化し、社会に提供します。JAMSTEC内の各研究部門およびWPI-AIMEC等との協働により、海洋生物デジタルツインや極端気候・海洋デジタルツインなどのツイン群を高度化。さらに、ツール・データ活用の基盤整備を進め、アジアを中心とした国際ネットワークとして展開します。

海洋地球生命科学における膨大で多様なデータを活用し、学術理解の深化と付加価値情報創生を加速するデータ科学手法を研究開発します。特に、分野に特化したマルチモーダル生成AIによる知識の体系化と利活用、プロセス駆動型アプローチとデータ駆動型アプローチの融合による予測・解析の高度化に注力します。さらに、分野横断型の研究開発を推進し、観測・シミュレーションを含む多様なデータを用いたデータ科学において研究コミュニティをリードします。各課題との連携を強化することで、機構全体の成果創出を最大化し、社会実装に向けた情報提供の質と速度を高めます。

海洋地球生命科学に遍在する非線形現象について、普遍性を捉える数理科学的アプローチと、精緻にモデル化する計算科学的アプローチの両輪で、現象の背後にある法則と構造を発見・解明します。観測データ等へ数理科学手法を適用し、非線形現象を支配する時空間相互作用の仕組みを明らかにするとともに、大規模計算・データ解析の技術開発を進めます。これにより、海洋地球生命分野に潜む階層性や多様なスケールの結びつきを解きほぐし、分野横断の研究開発に貢献。デジタルツインやデータ科学研究の基盤となる“理解と予測”の確かな土台を築きます。

特に広大かつ大水深への対応が可能な海洋調査・深海探査システムの実現に向けて、高精度化、無人化・省力化、効率化、小型化等を目指した工学的な基礎研究や基盤技術開発を行います。特に、複数のビークル等に活用できる通信測位のネットワーク化及び探査システムの機能自動化に資する研究開発を推進します。

従来の有人調査船による探査機等の運用には、運用人員及び移動に要する時間の両面での機動性に制限があることを踏まえ、省人化した輸送システムに探査機や調査機器の搭載が可能な、機動性の高い探査システムの技術開発を進めます。

大深度における探査機能の発展に向けては、AIを活用した探査行動や自律行動の強化、探査システムのダイナミクス解析技術の開発及び複数の探査機等の連携技術の開発のうえ、多様な探査機能の開発及び機能拡張性の高い探査システムの技術開発を行います。また、海洋観測機能の発展については、より手軽な海洋環境の長期間・高頻度観測の実現を目指します。

海洋の状況を経時的・一元的にモニターする技術が存在しないことを踏まえ、自動的な海洋データ取得と数値シミュレーションにより海洋環境の変化を把握し、さらに海洋音響の観測と解析により海上海中を通過する物体の移動様態等を把握するモニタリングシステムの技術開発を進めます。

船舶の安全な運用に大きな影響を与える気象海象について、台風等の極端現象を含む予測の従来技術は十分な解像度や精度を伴っていないことを踏まえ、 大規模計算の効率化・高速化や実観測データとの融合等により、極端現象を含む高精度・高解像度な気象海象季節予測を可能とするシステムの技術開発を進めます。

海洋に係る研究開発の推進に貢献するため、海洋研究プラットフォームの安全かつ効率的で安定した運用を行います。その一環として、継続的な機能および運用技術の向上ならびに老朽化対策などに取り組むとともに、昨今厳しさを増していく海事関連の国際ルール、環境対策における国際動向への対応に取り組みます。また、海洋研究プラットフォームの利用者に対する科学・技術的な支援を行います。

北極域研究船「みらいⅡ」の建造および運用準備に引き続き取り組みます。また、深海巡航探査機「うらしま8000」については、開発から運用への円滑な移行を推進します。加えて、「うらしま8000」や有人潜水調査船「しんかい6500」を支援する深海潜水調査船支援母船「よこすか」の老朽化が著しいことから、その後継船の基本設計を進め、我が国の超深海探査能力の維持・向上に寄与します。