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, OIFES | 簡易生態系 NPZD | 1/2 - 1/10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20年度は、(a)に関して積分を継続するとともに、実験(b)の準備を進める。(c)に関して生態系変動予測実験の準備を進めるとともに、海洋生態系相互比較に関する国際プロジェクトの計画に準じた条件での生態系再現実験の一部積分を実施する。
OFESモデル(表a, b)に関して、昨年度、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）との協力により開発した、全球高解像度海洋海氷モデル(OIFES)にトレーサー(CFC-11)を組み込んだモデルによる数値実験を継続して実施した。空間解像度の違いによる影響を調べ、渦を解像できるモデルがCFC-11の蓄積量の分布が観測と良く対応すること、混合層の再現性が良いモデルの方が結果の再現がよいことも分かった。また、OFES(1/10度)をベースとした生態系実験の結果から、衛星海面高度偏差により捉えられた渦活動に近い変動をモデルでも再現されていること、春のブルーム以降、混合層が発達し始める冬にかけて、モデルで形成される低気圧性渦の変動に応答して生物生産の高い渦が維持され、移動する様子を捉えることができた。
COCO-NEMUROモデル(表c)に関して、国際的な海洋生態系モデル相互比較プロジェクト(MAREMIP: the MARine Ecosystem Model Intercomparison Project) の計画に基づいて、生態系変動再現実験（1996-2007）を実施した。その結果、年平均のChl-a濃度の再現性にモデル間で大きな相違はないが、季節変動のタイミングや生態系の構造（プランクトンの種構成など）に大きな違いがあることが明らかになった。