2020 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 – 2022-03-31
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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の3時間毎を駆動力として過去再現シミュレーションを実施した（1980-2019）。また、昨年度実施出来なかった大気擾乱の影響を調べるため、上記で実施した２ケースの低次生態系モデルシミュレーションに加えて、日平均大気外力を駆動力とした２つのケースを実施した（1980-2019）。
栄養塩と光環境に対する生物生産の応答が異なる２つの低次生態系モデルによる再現性の違いを確認した。気象庁の観測線（東経165度）における南北鉛直断面比較では、栄養塩濃度に大きな差異は見られなかったが、クロロフィル濃度極大層の再現に違いが見られた。観測結果からもクロロフィル濃度の極大層が見られることから、光環境と栄養塩環境を考慮した動的環境適応モデルによるシミュレーションの有用性を示せた。
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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
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、3時間毎の大気外力を駆動力としてシミュレーションを実施した。更に、昨年度実施出来なかっ大気擾乱の影響を調べるため、上記のシミュレーションに加えて、日平均大気外力を駆動力とした２つのシミュレーションを実施した。昨年度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と観測断面の比較から、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。
また、大気擾乱の影響については、3時間毎と日平均大気外力で駆動した２つのシミュレーション結果の比較から、混合層深度や海洋循環の違いなどが確認できた。物質循環や生態系への影響については、次年度中に調べる。
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| Strategy for Future Research Activity |
4ケースの長期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を用いたシミュレーション結果から、栄養塩と光環境に対する生物生産の応答が異なることを確認できたので、その違いについて解析しまとめる。また、大気擾乱や潮汐の影響をそれぞれ調べるため、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 |
当初予定していた出張等の旅費がコロナ禍で執行できなかったため、シミュレーションデータ保管のためのHDD等の物品購入に変更した。物品購入で全額執行できなかったので、次年度に、国際会議等にオンラインで出席するための参加費や英文校閲料等への使用する予定である。
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