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海洋の生態系について、一次生産者による二酸化炭素の吸収が空気中の二酸化炭素の増加による温室効果にどれほどの関わりがあるか、については、まだ詳細には解っていない。海洋の鉛直方向にはプランクトンの死亡や、高次消費者による排せつ、死亡によって多くの「鉛直フラックス」が存在しており、これらによる「炭素」の循環が地球規模の生態系の変動に果たす役割の解明が研究課題の究極の目標である。
本研究では、大型計算機を用いて、一次生産系および物質の鉛直輸送に重点をおいたシミュレーションモデルを開発することを目的とした。そのため、日本近海での海洋での物質循環を見積もるためのモデルの作成を行った。そのため、昨年度すでに作成した三次元海洋循環モデルと、栄養塩、植物プランクトン、動物プランクトン、および懸濁態有機窒素からなる生態系モデルを組合せた。平成4年度は、海水の流動モデルとして、長方形の海洋でのレベルモデルを用いた実験を行った。
作成した北半球の模式的な海域モデルに対し、JGOFS研究グループによって得られた各種観測値をデータアシミレーションを行った。上記4コンパートメントからなる生態系の拡散する様子をシミュレーションし、生態系の水平、鉛直輸送の基本的質性を把握した。そして、今回作成したモデルでは、窒素の鉛直輸送についてはおおよその正しい結果が得られた。しかし、表層の栄養塩の分布は観測値よりも大きくなってしまった。
将来は、海水の流動モデルとしては、エクマン層を再現し得る鉛直方向に細密なレベルモデルを用いた基礎実験を行いたい。また、今回求めた生物パラメータを用いて、海洋における物質循環に生態系が果す役割について考察したい。物質循環を表す指標としてどのような元素を用いたどのようなモデルが構築可能かも検討したい。
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