2019 Fiscal Year Research-status Report
北太平洋渦解像モデルを用いた大気擾乱や潮汐が物質循環・生態系に与える影響の理解
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17K05662
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
笹井 義一 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), 主任研究員 (40419130)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 英治 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員 (50359220)
野中 正見 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), グループリーダー (90358771)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 物質循環 / 生態系 / 中規模海洋循環 / 大気擾乱 / 潮汐 / 低次生態系モデル / 高解像度海洋大循環モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気擾乱や潮汐混合、海洋の中規模現象が海洋の物理環境変化を通じて、海盆スケールの物質循環・生態系に与える影響を理解するため、植物プランクトンの成長速度を固定した従来の低次生態系（NPZD）モデルと研究協力者が中心に開発した最適な海洋環境(栄養塩や光)に適応した植物プランクトンの成長速度を表現できる低次生態系モデル（Flexible Phytoplankton Functional Type, FlexPFTモデル）を海洋の中規模現象（渦や海洋循環など）が再現できる北太平洋渦解像モデル（OFES2）にそれぞれ組み込み、シミュレーションを実施した。モデルの駆動力として、気象庁が提供する55年長期再解析データ(The Japanese 55-year Reanalysis, JRA55)を使用した。
OFES2を用いて、2つの低次生態系モデル（NPZDモデルとFlexPFTモデル）のコーディングをそれぞれ行い、JRA55を駆動力として過去再現シミュレーションを実施した（1980-2018年を対象）。2つの生態系モデルで再現される栄養塩や海面クロロフィル、生物生産の時空間分布を改善するため、時系列定点における観測データや衛星データとシミュレーション結果を比較し、それぞれの生態系モデルで用いているパラメータ（植物プランクトンの成長速度や動物プランクトンの捕食、デトリタスの沈降速度など）のチューニングを行い、使用するパラメータを研究協力者と決定した。チューニングしたパラメータで計算した結果から、２つのモデルによる再現性の違いを確認できた。特に、FlexPFTモデルでシミュレーションした結果は、従来のモデルに比べて、亜熱帯域におけるクロロフィル濃度極大層を再現できることがわかった。
これらの研究成果は、国内外の学会等で発表した。さらに、黒潮による栄養塩輸送を特集した書籍に論文を公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
大気の再解析データを駆動力として作成した海洋の定常場（水温や塩分分布、循環場）を初期値とし、従来の低次生態系（NPZD）モデルと研究協力者が中心に開発した最適な環境(栄養塩や光)に適応した植物プランクトンの成長速度を表現できる低次生態系モデル（FlexPFTモデル）を組み込み、シミュレーションを実施した。シミュレーションした結果と衛星観測データや現場観測データの比較から、それぞれの生態系モデルパラメータをチューニングし、本研究で使用するパラメータを研究協力者と決定した。チューニングしたパラメータで計算した結果から、２つのモデルによる再現性の違いを確認できた。特に、FlexPFTモデルでシミュレーションした結果は、従来のモデルに比べて、亜熱帯域におけるクロロフィル濃度極大層を再現できることがわかった。
しかしながら、昨年度から行っていた生態系モデルパラメータのチューニングに時間を費やし、計画していた大気擾乱や潮汐混合の影響を調べるためのシミュレーションを実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2つの低次生態系モデルで用いるパラメータを決定し、長期の過去再現シミュレーションを実施した。2つの低次生態系モデルの再現性の違いを確認できたので、物質循環・生態系に与える大気擾乱や潮汐の影響をそれぞれ調べるため、長期の過去再現シミュレーションを実施する。大気擾乱や潮汐混合が引き起こす海洋環境変化についても同時に解析を進め、その知見を反映させる。
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| Causes of Carryover |
モデルのパラメータチューニングに時間を費やしたためシュミレーションデータの準備が整わず、HDDの購入を延期した。次年度に、解析用のHDD購入と国際会議等に出席するための旅費と参加費、英文校閲料等への使用を予定している。
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Research Products
(20 results)
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[Presentation] Seasonal transition of the dominant nitrogen source for phytoplankton reconstructed by determining the nitrogen isotope composition for nitrate, ammonium, and individual amino acids of sinking particles in the Northwestern Pacific2020
Author(s)
Chisato Yoshikawa, N.O. Ogawa, Y. Chikaraishi, A. Makabe, Y. Matsui, Y. Sasai, M. Wakita, M.C. Honda, Y. Mino, M.N. Aita, T. Fujiki, T. Nunoura, N. Harada and N. Ohkouchi
Organizer
Ocean Science Meering 2020
Int'l Joint Research
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