| Project Area | Digital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change |
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| Project/Area Number |
21H05319
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
加藤 知道 北海道大学, 農学研究院, 教授 (60392958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立入 郁 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), グループリーダー (30336185)
羽島 知洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), グループリーダー代理 (40533211)
相田 真希 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー (90463091)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥108,810,000 (Direct Cost: ¥83,700,000、Indirect Cost: ¥25,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000)
Fiscal Year 2024: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥23,530,000 (Direct Cost: ¥18,100,000、Indirect Cost: ¥5,430,000)
Fiscal Year 2022: ¥23,530,000 (Direct Cost: ¥18,100,000、Indirect Cost: ¥5,430,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
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| Keywords | 物質循環 / 海洋生態系 / 陸域生態系 / 気候変動 / 生態系モデル / 順化 |
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| Outline of Research at the Start |
陸域・海洋生態系は気候変動によって生じる環境変動を緩和する作用を持つ一方で、生態系物質循環と気候変動の間に存在する正のフィードバックにより、環境変化をさらに悪化させる危険性もある。そこで持続的な社会を構築するためには、過去・現在・将来における生態系環境応答が気候変動に与えるインパクトを解明しておくことが非常に重要である。そこで本研究では、①地球システムモデルによるシミュレーション実験、②マルチ地球システムモデル出力結果の解析を行い、グローバルな生態系環境適応が気候へ与えるフィードバックを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
陸域生態系モデルは、将来の気候変動下での光合成の挙動を現実的なものにするために、光合成の温度とCO2に対する適応順化に関するメタ解析論文からの経験式（温度: Kumarathunge et al., 2019, CO2: Poorter et al., 2021）を地球システムモデルMIROC-ES2L内の陸域生態系モデルVISITeに移植した。その後に、全球の炭素循環を平衡させるために境界条件を一定にした数百年間のスピンアップ実験を行い、各炭素プールとフラックスの値が徐々に安定させた。リン循環については、昨年度まで陸域生態系単体モデルVISIT-CNPに導入した式を、MIROC-ES2L内VISITeに移植をした。そして、リン循環に漏れがないか、コードが正しく導入されているかなどのチェックを行っており、炭素・窒素・リン循環の平衡のためのスピンアップ実験を始めた。
海洋生態系モデル開発においては、亜熱帯海域の再現性を高めるために、COCO-FlexPFTに窒素固定およびリン循環のプロセスをそれぞれ導入した。その結果、全球の純一次生産量（NPP）は33.6PgC/yから40.6PgC/yへと増加し、IPCC第6次評価報告書（AR6）で示された2010年代の炭素収支や衛星観測の結果と整合する値が得られた。さらに、海氷透過光スキームの導入により、北極海の氷密接度が高い海域でもクロロフィル濃度の増加が確認された。一方、これまで観測値との整合が得られていなかった栄養塩濃度についても、概ね観測値に近い結果が得られた。これらの改良により、温暖化の進行に伴う海氷の融解など、環境変化が海洋生態系に与える影響を評価可能な、高度なモデルへと発展させることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
陸域・海洋生態系モデルでは着々と実験の準備が整ってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
陸域生態系については、昨年度に引き続き、光合成順化の式を移植したMIROC-ES2Lで、SSP126,370,585のシナリオについて2015-2100年までのシミュレーション実験を行い、順化on/off間の気候変動の違いを調べる。また陸域のリン循環を追加したMIROC-ES2Lを、リン循環を平衡させるためのスピンアップ実験を数千年間にわたって行い、そのあとSSPシナリオ実験を行う。そのほかに、対流圏オゾンの光合成影響や風送ダストを単体VISITに取り入れた後で、MIROC-ES2Lへ導入可能かについての検討を行う。
海洋生態系モデルについては、脱窒素プロセスを導入することで、一連の開発フェーズを完了とする。開発したCOCO-FLexPFTを用いて、1970年代から現在に至るまで（海表面境界データの準備が整えば2024年までを予定）の過去再現実験を実施し、過去50年間における基礎生産量や亜表層における植物プランクトンの動態の変化を検証する。これらの実験は、CMIP7 の海洋モデル相互比較プロジェクト (OMIP）のプロトコルに従って実施する予定である。
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