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2020 年度 実施状況報告書

陸域モデルを用いた北極圏の赤雪発生およびその雪氷融解効果の推定

研究課題

研究課題/領域番号 20K19955
研究機関東京大学

研究代表者

大沼 友貴彦  東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (30800833)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード雪氷学 / 雪氷微生物 / 数値モデリング / 陸面モデル
研究実績の概要

2020年度は雪氷藻類の繁殖を再現する数値モデル(snow algae model)の開発を実施し、従来のモデルに日照時間の有無による増殖判定と降雪被覆による積雪表面の細胞濃度の減少の効果を追加した。感染拡大防止の観点から、当初予定していた海外氷河調査は実施できなかったものの、文献調査を進め全球15地域の雪氷藻類の細胞濃度の現地観測データを入手し、snow algae modelの妥当性を検証した。検証の結果、アップデートされたモデルは、数日から10日ほどの誤差があるものの、北極から南極までの全球の赤雪発生日を概ね妥当に再現できることが示唆された。この計算誤差は、夏季に降雪の発生するヒマラヤ地域で特に大きいことが明らかになった。snow algae modelは陸面過程モデルの最新版であるMATSIRO6に導入され、世界初の雪氷藻類繁殖の全球計算を実施した。この成果は論文としてまとめられ、国際誌に投稿された。加えて、雪氷藻類繁殖による積雪アルベド低下を計算する放射伝達過程を考慮した積雪アルベド物理モデルを国際論文として発表した。この論文では、北極圏グリーンランドの赤雪発生により、積雪アルベドが最大0.15ほど低下することが示唆された。そして、snow algae modelと組み合わせた数値シミュレーションにより、グリーンランド北西部の積雪の融解期間が5日間延長すると、雪氷藻類繁殖によってアルベドが0.03ほど低下する可能性があることがわかった。また、雪氷藻類の数値モデル開発の現状をまとめた総説論文を日本の学会誌にて発表した。研究費は、主にこれらの論文出版費用、英文校正費用に使用した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

snow algae modelの開発が順調に進み、開発されたモデルの妥当性が全球の15地域にて検証された。高緯度から中緯度の広域でモデルを適用するために、新しく日照時間の有無による細胞増殖判定と、降雪被覆による細胞濃度減少の効果をsnow algae modelに導入した。開発したモデルは陸面過程モデルに導入、世界初の雪氷藻類繁殖の全球計算も実施し、当初の主目的であった積雪域における雪氷藻類繁殖モデルの全球展開は完了した。2020年度末に、この成果をまとめた論文も国際誌に投稿した。以上より、本研究課題はおおむね順調に進展している、と評価した。

今後の研究の推進方策

2021年度は、雪氷藻類モデルの開発を継続し、これまで積雪域のみを対象としていた雪氷藻類モデル(snow algae model)とは異なる氷河および氷床上の裸氷域に適用可能な雪氷藻類モデルの開発を進める。具体的には、裸氷域のみで繁殖する藻類種を対象とした藻類繁殖モデル(glacier algae model)を開発する。本年度夏季も海外渡航禁止となる場合、研究代表者がこれまで取得してきた観測データおよび先行研究で報告されている観測データを基に本研究課題を進める。また、開発した積雪域の雪氷藻類モデルを利用して、赤雪発生による積雪のアルベド低下効果を全球で推定することも試みる。

次年度使用額が生じた理由

2020年度に予定していた海外氷河調査が感染拡大防止の観点から中止となったため、観測費として計上していた物品費と旅費を翌年度に繰り越した。繰り越した予算は2021年度に予定されている海外氷河調査に必要な物品費、旅費として使用する予定である。なお、2021年度の海外氷河調査も中止となった場合、数値モデル開発を円滑に進めるために必要な物品を2022年度前期までに購入する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 北極圏の氷河および氷床の融解を加速させる バイオアルベド効果とそのモデル化研究2021

    • 著者名/発表者名
      大沼友貴彦、竹内望
    • 雑誌名

      雪氷

      巻: 83(1) ページ: 51-66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 氷床表面質量収支の実態とそのモデリングの試み: 2020年夏最新版2021

    • 著者名/発表者名
      庭野匡思、青木輝夫、橋本明弘、大島長、梶野瑞王、大沼友貴彦、藤田耕史、山口悟、島田利元、竹内望、 津滝俊、本山秀明、石井正好、杉山慎、平沢尚彦、阿部彩子
    • 雑誌名

      雪氷

      巻: 83(1) ページ: 27-50

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SIGMA及び関連プロジェクトによるグリーンランド氷床上の大気・雪氷・雪氷微生物研究 ─ ArCS IIプロジェクトへのつながり─2021

    • 著者名/発表者名
      青木輝夫、的場澄人、庭野匡思、朽木勝幸、谷川朋範、竹内望、山口悟、本山秀明、藤田耕史、山崎哲秀、飯塚芳徳、堀雅裕、島田利元、植竹淳、永塚尚子、大沼友貴彦、橋本明弘、石元裕史、田中泰宙、大島長、梶野瑞王、足立光司、黒﨑豊、杉山慎、津滝俊、東久美子、八久保晶弘、川上薫、木名瀨健
    • 雑誌名

      雪氷

      巻: 83(2) ページ: 169-191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physically based model of the contribution of red snow algal cells to temporal changes in albedo in northwest Greenland2020

    • 著者名/発表者名
      Onuma Yukihiko、Takeuchi Nozomu、Tanaka Sota、Nagatsuka Naoko、Niwano Masashi、Aoki Teruo
    • 雑誌名

      The Cryosphere

      巻: 14 ページ: 2087~2101

    • DOI

      10.5194/tc-14-2087-2020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developing a Snow Algae Model to Reconstruct Blooming at the Global Scale Using a Land Surface Model2020

    • 著者名/発表者名
      Onuma Yukihiko、Yoshimura Kei、Takeuchi Nozomu
    • 雑誌名

      The Earth and Space Science Open Archive

      巻: 2020-146 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1002/essoar.10506587.1

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variations in mineralogy of dust in an ice core obtained fromnorthwestern Greenland over the past 100 years2020

    • 著者名/発表者名
      Nagatsuka Naoko、Goto-Azuma Kumiko、Tsushima Akane、Fujita Koji、Matoba Sumito、Onuma Yukihiko、Kadota Moe、Minowa Masahiro、Komuro Yuki、Motoyama Hideaki、Aoki Teruo
    • 雑誌名

      Climate of the Past Discussions

      巻: 0 ページ: 1-31

    • DOI

      10.5194/cp-2020-146

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 陸面過程モデルを使用した雪氷藻類繁殖の全球計算2021

    • 著者名/発表者名
      大沼友貴彦、芳村圭、竹内望
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] Estimation of Greenland surface mass balance using positive degree-days method and energy balance model2020

    • 著者名/発表者名
      Ryouta O’ishi, Fuyuki Saito, Ayako Abe-Ouchi, Takashi Obase, Yukihiko Onuma and Masashi Niwano
    • 学会等名
      The 11th Symposium on Polar Science
    • 国際学会
  • [備考] 東京大学生産技術研究所 芳村研究室 ホームページ

    • URL

      https://isotope.iis.u-tokyo.ac.jp/index.php?id=131

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公開日: 2021-12-27  

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