戦略目標①

先進的な観測システムを活用した北極環境変化の実態把握
統括役:青木 輝夫(国立極地研究所)

背景

北極域の温暖化の影響は、北極域にとどまらず、全球に及んでいます。しかし、温室効果気体の放出源・吸収源の分布、海氷減少の原因とその海洋生態系への影響、氷河・氷床の後退と海水準上昇や凍土の融解・荒廃などの実態把握やプロセスの解明が未だ不十分です。我が国の北極域研究は現在まで、ブラックカーボンの高精度連続観測方法の確立、温暖化や海洋酸性化による海洋環境変化の実態把握などが進んだ一方で、未だ観測地域やデータが限られており、アセスメントレポートや排出規制などの根拠となる正確な実態の情報が不十分です。また、長期観測データが不足しているものとしては、同一機器、同一手法による多点大気観測データ、北極全体の雲微物理観測データ、正確な温室効果気体動態データ、海氷厚と海氷下のデータ、海洋における物理・化学・生物学的長期データ、グリーンランド氷床質量収支データ、陸面フラックスデータなどがあります。このような観測データや科学的知見の不足は、将来予測の不確実性にも繋がっていきます。先進的な観測機器による大気観測、海洋・海氷相互作用の総合観測、氷河・氷床変動要因の把握、温暖化による環境変化がもたらす陸域、生態系への影響評価など、国際協力による継続的な研究による正確な実態把握が必要不可欠です。

何をどこまで明らかにしようとするのか

大気、海洋、雪氷、陸域の4分野の課題を中心として、先進的な観測システムを活用して、現地観測に基づく環境変化の実態把握を目指します。

  • 大気分野では、エアロゾル・雲に関して、北極低緯度域も含めた北極大気・雪氷中ブラックカーボン・エアロゾルの動態・発生源の理解と、人為的エアロゾルや北極低緯度の環境変化に伴う自然起源エアロゾルの排出量変化などの北極エアロゾル・雲全体の動態の理解と影響の評価を目指します。また、温室効果気体の変動を引き起こす様々な放出源・吸収源をより高精度で定量化するために、温室効果気体の同位体比計測と、同位体比が計算可能な大気輸送モデル・陸域生態系モデルを開発します。
  • 海洋分野では、多岐にわたる観測手法や北極海領域モデリングを融合させることで、北太平洋及び北大西洋をそれぞれ起源とする水塊の季節海氷域から多年氷域にまで至る輸送過程(経路・流量・変質)を明らかにします。また、先進的な観測システムを整備することで、重要な海域ながらアクセスが難しかった氷縁域や多年氷域における環境動態を解明します。
  • 雪氷分野では、グリーンランド氷床の質量収支観測を中心に、北極域における各種現地観測、衛星観測、数値モデリングを組み合わせることにより、近年の質量収支変動を高精度で明らかにするとともに、産業革命以後のグリーンランドの温暖化と環境変動の実態を解明します。さらに、グリーンランド沿岸の季節海氷域が放出する物質が大気化学環境や雲の生成プロセスを通して、グリーンランド周辺の水循環過程と降水量に与える影響を明らかにします。
  • 陸域分野では、高緯度ツンドラ域での観測や既存の観測データ及びデータベースを利用した統合解析により、生物多様性の温暖化応答の把握と、生物多様性に関連する炭素隔離能を定量化します。また、北方林の長期観測データから森林と永久凍土の相互作用を明らかにし、国際観測ネットワークと衛星データを用いて環北極陸域生態系の変化と温室効果気体の動態を解明します。さらに、急激な気温上昇に伴う永久凍土地帯や氷河末端域の環境変化の実態を、観測データと領域モデルによって把握するとともに、温室効果気体放出や水銀流出などの観測からそのインパクトを解明します。

特色・独創的な点及びアウトプットと意義

戦略目標①の特色は、先進的かつ長期的視点に立ったシステマティックな広域観測を行うことで、環境変化を正確に把握することです。大気分野においては、北極温暖化の実態、北極温暖化抑制や持続的な北極圏の開発に有効な対策に資する知見が得られ、大気汚染物質と雲量・雲微物理量の定量化を通して、北極温暖化の緩和・適応策の基盤となる北極気候予測における不確実性を低減することが期待されます。海洋分野では海洋生態系の脆弱性変化や水産有用種の多様性変化を定量的に明らかにすることで、魚類資源の保存と持続的利用及び生態系ベースの水産資源管理に貢献します。また、海氷を介した大気-海洋相互作用に関する知見を深めることで、北極航路上における海況予測の高度化や航行支援にもつながることが期待されます。雪氷分野ではグリーンランド氷床質量収支変動とその海水準への影響及び過去の気候・環境の急激な変動量を定量化することにより、北極域の温暖化が全球的に影響する知見を得ることが期待されます。陸域分野においては、環北極域の陸圏を対象に北極域生態系の構造・機能に留意しつつ温室効果気体を中心とした物質循環の解明を目指します。

主に貢献する研究課題

大気課題「北極大気環境研究」 研究課題代表者:小池 真(東京大学)
海洋課題「北極海環境動態の解明と汎用データセットの構築」 研究課題代表者:渡邉 英嗣(海洋研究開発機構)
雪氷課題「急激な温暖化に伴う雪氷圏変動の実態把握と変動メカニズムの解明」 研究課題代表者:青木 輝夫(国立極地研究所)
陸域課題「陸域生態系と凍土・周氷河環境の統合観測による物質循環過程の解明」 研究課題代表者:小林 秀樹(海洋研究開発機構)