| Project/Area Number |
22H05003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Broad Section K
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡辺 豊 北海道大学, 地球環境科学研究院, 特任准教授 (90333640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 善之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 技術開発部, 副主任研究員 (20566103)
草原 和弥 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), 副主任研究員 (20707020)
平野 大輔 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (30790977)
田村 岳史 国立極地研究所, 国際極域・地球環境研究推進センター, 教授 (40451413)
真壁 竜介 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (40469599)
溝端 浩平 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (80586058)
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| Project Period (FY) |
2022-04-27 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥193,570,000 (Direct Cost: ¥148,900,000、Indirect Cost: ¥44,670,000)
Fiscal Year 2025: ¥29,510,000 (Direct Cost: ¥22,700,000、Indirect Cost: ¥6,810,000)
Fiscal Year 2024: ¥32,630,000 (Direct Cost: ¥25,100,000、Indirect Cost: ¥7,530,000)
Fiscal Year 2023: ¥34,970,000 (Direct Cost: ¥26,900,000、Indirect Cost: ¥8,070,000)
Fiscal Year 2022: ¥65,130,000 (Direct Cost: ¥50,100,000、Indirect Cost: ¥15,030,000)
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| Keywords | 南大洋 / パラメタリゼーション / 氷床融解 / 物質循環 |
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| Outline of Research at the Start |
現在、「南極氷床融解」の理解の遅れは気候変動予測のボトルネックとなっている。 このため、以下の項目を実施し、次世代の南大洋海洋観測に対するパラメタリゼーション（経験的関数化）技術の開発と展開を行うことで、南大洋における氷床融解の理解を深め、氷床融解と海洋生態系物質循環の相互作用の包括的な実態解明を目指す。
研究項目(1)：南大洋全域に対応可能な炭酸系物質・栄養塩類のパラメタリゼーションの開発
研究項目(2)：氷床融解量の新規見積り法（化学海洋学的見積り法）の開発と評価
研究項目(3)：南大洋における氷床融解量のマッピング
研究項目(4)：南大洋における時空間高解像度な生態系物質循環像構築と変動把握
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| Outline of Annual Research Achievements |
南大洋での厳しい気象・海象条件による観測データの時空間的な乏しさが、同海域の生態系・物質循環の研究に大きな不確かさをもたらしている。これらの問題点を克服するために、本研究は、斬新なパラメタリゼーション(経験的関数化)技術とアイデア、そして観測によって、南大洋の氷床融解を深く理解し、海洋生態系・物質循環との相互作用の包括的な実態解明を世界に先駆け、この解明の扉を開くことを目指すため、2024年度は以下の項目を実施した。
●研究項目(1)：線形重回帰法(MLR)とニューラルネットワーク(NN)法のハイブリッド型による炭酸系物質・栄養塩類の南大洋および全海洋域に適用できるパラメタリゼーションの開発に成功し、全球に展開するArgo等への適用を実施した。
●研究項目(2)：項目(1)に基づき氷床融解量の新規見積りのMLR-NNハイブリッド法による高精度化を進め、3%の誤差で見積もることを可能とした。
●研究項目(3)：項目(2)で開発したパラメタリゼーションを東南極全域に展開し、トッテン氷河融解による淡水化量が104± 28ギガトン/年で、ここ数十年でその融解量が増加している可能性を示唆した。さらに、トッテン氷河沖において、海洋物理観測・係留系観測・衛星観測・数値モデルの統合解析により、外洋域からの暖水と氷床との相互作用のプロセスを明らかにするとともに、東南極域における氷床融解量による淡水化の空間分布を描き出した。
●研究項目(4)：項目(1)で開発したパラメタリゼーションを既存データ群に適用することで、南大洋における炭酸系物質の分布と海洋酸性化の詳細な実態を明らかにした。さらに、全球の既存データに適用し、南大洋を起点とする全球の炭酸系物質の分布と海洋酸性化の分布の詳細な実態を明らかにした。
これらの結果は国際的な学術論文に現在投稿中で、今後の南大洋の国際的観測を牽引する成果であると期待される。
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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
●研究項目(1)：炭酸系物質と栄養塩類のMLR-NNハイブリッド法によるパラメタリゼーション技術の開発はほぼ終わり、現在、Argoデータ群に適用することで、南大洋を起点とする全球海洋の炭酸系・栄養塩動態の解明まで進んでいる。2024年度末現在で既にその一部は国際学術論文として掲載済あるいは投稿中の段階である。
●研究項目(2)：氷床融解量の新規見積りのMLR-NNハイブリッド法により誤差3%の高精度な氷床融解の見積りの実現を可能とした。
●研究項目(3)：項目(2)で開発した氷床融解量の新規見積り法に基づき、東南極のトッテン氷河沖における氷床融解による淡水化量が104± 28ギガトン/年で、ここ数十年でその融解量が増加している可能性を示唆した。また、海洋物理観測・係留系観測・衛星観測・数値モデルの統合解析により、外洋域からの暖水と氷床との相互作用のプロセスを明らかにした。これらの成果は現在、国際学術雑誌へ投稿中の段階にある。
●研究項目(4)：項目(1)で開発したパラメタリゼーションを既存データ群に適用することで、南大洋における炭酸系物質の分布と海洋酸性化の詳細な実態を明らかにした。さらに、全球の既存データに適用し、全球の炭酸系物質の分布と海洋酸性化の分布の詳細な実態を明らかにした。この成果もまた、南大洋を起点とする全海洋の生態系・物質循環像を世界で初めて描き出したもので、今後の南大洋の国際的観測を加速・牽引するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
●研究項目(1)：本研究で開発した炭酸系物質・栄養塩類のパラメタリゼーション技術を応用し、全球海洋にシームレスに適用可能で高精度な炭酸系物質・栄養塩類のパラメタリゼーションの開発・展開を目指す。
●研究項目(2)：化学海洋学的見積り法（氷床総融解量）と衛星データ見積り法（海氷生成量）の差分を用いて、南大洋での氷床の正味の融解量の見積りの高精度な定量的見積りを図り、これらの結果を海洋・氷床モデル結果と比較することで、極域全般に適用可能な化学海洋学的見積り法の展開を目指す。
●研究項目(3)：Argoデータ群を用いた南大洋縁辺海域における時空間的に詳細でリアルタイムな氷床融解量の実態を把握する観測システムの構築を引き続き行う。
●研究項目(4)：炭酸系物質・栄養塩類の統合データ群を基盤に、南大洋全域にわたり緯度経度1度格子・海底面まで10m毎の氷床融解量・海洋生態系物質循環像の構築ならびにこれらの時系列変動解析を引きつづき行う。この結果を、国立極地研究所が保有する同海域の生態系時系列データ群（分画クロロフィル・植物動物プランクトン現存量）と比較し、南大洋の淡水化変動と海洋生態系変動の先駆け的研究を目指す。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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