地球環境変化に伴う生態系変動の診断と予測に関する研究
Study on the diagnostics and projection of ecosystem change associated with global change
和田 英太郎
Eitaro Wada
海洋生態系と物質循環を組み込んだ高解像度海洋大循環モデルを用いて、(1)産業革命から現在までの生態系変動再現実験、及び、(2)現在から100年後までの将来予測実験を行う。長期間の時間積分を行うため、中規模渦を再現する必要最低限の水平分解能(1/4度程度)のモデルで実施する。これら2つの実験では、
に注目して、解像度や生態系の複雑さによる違いを明らかにする。これらの相互比較・解析を通じて、海洋酸性化による生態系への影響や、海洋による二酸化炭素吸収量についての将来予測の高精度化を目指すとともに、沿岸域から外洋まで含んだ水産資源の将来予測へのデータ提供を目指す。
本研究では、複数のモデルを用いて、(1)産業革命以降現在までの生態系変動再現実験、及び、(2) IPCCで定められたシナリオによる大気中二酸化炭素濃度を条件とした将来予測実験を行い、水平解像度と生態系について相互比較する。
| 開発グループ | 基盤海洋大循環モデル | 生態系モデル | 空間解像度(緯度経度) | |
|---|---|---|---|---|
| (a) | ESC/FRCGC | OFES | 簡易生態系 NPZD | 1/4度 |
| (b) | ESC/FRCGC | OFES | 中程度複雑生態系 NEMURO | 1/4度 |
| (c) | CCSR/NIES/FRCGC | COCO | 中程度複雑生態系 NEMURO | 1度 |
平成19年度は生態系変動再現実験を実施し、海洋生態系モデルの有効性を観測データとの比較を通じて検証するとともに、年々～10年規模の生態系変動を調べる。
OFESモデル(表a, b)に関して、共同で研究を進めている課題「大気・海洋顕著現象の理解と予測(AFES CFES OFES)」(代表者：大淵 済)において、これまで開発してきた準全球高解像度モデルに海氷過程を含め、大気海洋結合モデルの海洋コンパートメントの詳細を比較検討し、両者を統一したモデルとする開発が進んでいることから、それにあわせて新しい海洋大循環モデルに生態系モデル(NPZD)を組み込み、数値実験を実施した。解像度依存性を調べるため、昨年度開発した1/2度モデルに加え、1/4度モデルで海洋循環のスピンアップ計算、物理場の検証のためフロンを用いたトレーサ実験を実施した。
COCO-NEMUROモデル(表c)に関して、国際共同研究における標準に従い、炭素循環、放射性同位炭素等の循環を含んだ生態系変動再現実験を実施した。モデル結果は1976/77年の気候シフト前後の、中央太平洋の亜寒帯前線域と亜熱帯北部を中心とした海面水温、混合層深度変動をよく再現しており、これに伴って海洋生態系、CO2フラックスが長期変動していることが示された。