データ同化による海洋表層循環変動のモニタリングと化学・生物過程とのカップリング

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海洋表層における、生物化学過程に関連した物質循環を現実的に再現するために、海洋大循環モデルと生態系モデルを結合した数値モデルを構築した。生態系モデルの再現性は物理循環場がいかに現実的な場を再現しているかに多いに影響されるため、このシステムでは物理循環場としてデータ同化によって作成された再解析データセットを用いることとした。その結果、特に混合層深の再現性向上に伴い、栄養塩の下層からの供給量が改善され、生物生産量の再現性が向上した。とくに、北太平洋亜寒帯域において10年スケールの変動であるPacific Decadal Oscillationと関連した生物生産の変動が顕著に見られるようになり、過去の観測的な知見と矛盾しない結果を得ることができた。しかしながら、このモデルは陽に中規模変動を再現しないモデルであるため、黒潮続流域など活発な中規模変動が見られる場所での物質輸送については不明な点がまだのこっている。そこで、この量を見積もるため、バルク混合層モデルを用い、また海面付近の炭酸塩と二酸化炭素分圧データを同化して、混合層以深の炭酸塩濃度を随伴方程式法を用いて求めた。北緯40度の海域には35度と45度の水塊が中規模渦となって混在していると仮定して、中規模現象の影響を見たところ、亜表層の全炭酸は、中規模現象を考えない場合より、日本東岸近くで高く、その東側の混合水域で低くなり、二酸化炭素分圧は50ppm程度変わった。今後、より高精度の解析を行うためには高解像度海洋モデルに生物地球化学過程を取り込み、中規模現象の影響も考慮した物質循環過程を調べることが必要であろう。