地球システムモデルを用いた全球窒素循環における海陸生態系の機能評価

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K12820
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 窒素循環 / 炭素循環 / シミュレーション / 地球システムモデル / 気候変動

研究成果の概要

ハーバーボッシュ法は窒素肥料の大量生産と食糧増産をもたらしたが、全球の反応性窒素の増大につながり、環境へと負荷を与えている。本研究では、気候-炭素循環-窒素循環過程を解くシミュレーションモデルを用い、窒素循環過程のモデル改良と数値実験の実施・解析を行い、全球窒素循環における生態系が果たす機能/役割と、人間活動の影響を評価した。人間活動(特に農業)により陸域への窒素インプット(施肥、沈着、窒素固定)が増加し、陸域からのガス放出(N2, N2O, NH3等)や生態系への蓄積を促すとともに、河川を介して海洋生態系にも影響していることがシミュレーションによって示された。

自由記述の分野

温暖化予測

研究成果の学術的意義や社会的意義

人間活動によって生じた反応性窒素は海陸の生態系を媒介しながら様々な形態・経路を辿って大気－陸域－海洋を巡るため、窒素循環における生態系の役割を明らかにすることは、全球の窒素負荷問題を解決する上で重要である。本研究で改良を行ったモデルによるシミュレーションでは、これまで考慮されることのなかった気候－炭素循環－窒素循環の相互作用過程が明示的に扱われており、窒素循環に関する洞察をさらに深めることが可能となった。このような点が学術的に新しく、これまで個別に扱われることの多かった気候/炭素循環/窒素循環と人間活動の関わりについて統合的に数値計算・解析を実施した本研究は、世界的にも先駆的な取り組みである。