2019年度 地球環境システムと生態系のダイナミクス   Global Environmental System and Ecosystem Dynamics

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開講元
地球環境共創コース
担当教員名
中村 隆志 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月7-8(W935)  木7-8(W935)  
クラス
-
科目コード
GEG.E401
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
2019年8月4日
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

近年問題となっているグローバルな気候変動やそれに伴う生態系の変化を理解し,それらの将来予測をするためには,地質学的時間スケール~近年における気候変動の歴史を知り地球環境システムを理解することが不可欠である.また,生態系は環境変化にダイナミックに応答する一方で生態系は環境にも影響を及ぼし,環境ー生態系が相互作用していることも理解しておく必要がある.そこで,本講義では,地質学的時間スケール~近年における気候変動の歴史や,それぞれの時間スケールにおいて気候を支配している主な要因について講述するとともに,このような気候変動を検出・モニタリングする技術や、過去の気候変動を推定する手法についても解説する.
この講義を通して,過去~現在~未来にわたる環境変動の変遷やその変動要因および地球環境システムについて理解するとともに,環境変動下における生態系のダイナミクスや環境ー生態系の相互作用について理解し,生態系の仕組みや現象をモデル化するために必要な視点,さらにはモデルを数値シミュレーションするための基礎的な技術について習得することを目標とする.

到達目標

この講義を履修することによって,
(1) 過去~現在~未来にわたる環境変動の変遷やその変動要因および地球環境システムの概要を理解し,
(2) 環境変動下における生態系のダイナミクスや環境-生態系の相互作用について理解し,
(3) 生態系の仕組みや現象をモデル化するために必要な視点を身につけ,
(4) モデルを数値シミュレーションするための基礎的な技術が習得できる.

キーワード

生態系,地球環境システム,物質循環,モデリング,数値シミュレーション

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- -

授業の進め方

前半は通常の講義スタイルで授業を進めるが,後半ではMATLABを用いたプログラミングの演習をはさみながら授業を行う.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 イントロダクション,現在進行している気候変動 現代の気候変動と人間社会と生態系の現状を俯瞰し、全体の講義の流れを理解する.
第2回 物質循環と生態系 物質循環プロセスや物質循環における生物の役割について理解する.
第3回 環境モニタリングの技術と成果 様々な環境をモニタリングするための様々な手法やその成果・課題ついて理解する.
第4回 過去の気候を推定する様々な方法 過去の気候を推定するための様々な手法について理解する.
第5回 過去の気候変動と変動要因 地質学的時間スケールにおける気候変動とその主な変動要因について理解する.
第6回 将来の気候変動予測 IPCCなどで報告されている将来の気候変動予測について理解する.
第7回 数理生態学の基礎と生態系モデリング 生態系モデリングにおいて必須となる数理生態学の基礎方程式について概説する.
第8回 サンゴ礁生態系のモデリング①:生物代謝と物質循環過程 サンゴ礁生態系の素過程のモデリング手法の理解と適応事例を紹介する.
第9回 サンゴ礁生態系のモデリング②:生物群集のダイナミクス サンゴ礁生態系の群集レベルの動態のモデリング手法の理解と適応事例を紹介する.
第10回 プログラミングと数値シミュレーションの基礎 MATLABを用いたプログラミングと基本的な数値シミュレーション手法について演習を行いながら理解する.
第11回 偏微分方程式の数値シミュレーション 1次元や2次元の拡散方程式の数値シミュレーションと結果の可視化の技術を習得する.
第12回 反応拡散系に見られる自己組織化現象 生物と周辺環境との相互作用を基にした反応拡散系による自己組織化現象とそれによって生じる複雑な時空間パターンについて理解する.
第13回 反応拡散系の数値シミュレーション 反応拡散系のモデリングとプログラミングおよび可視化の技術を身につける.
第14回 全球再解析プロダクトの取得と応用 全球海洋モデルによる再解析プロダクトの取得方法を習得し,そのデータの解析を行う.
第15回 地球環境と生態系 再解析プロダクトから得られた過去の環境履歴と生態系応答の履歴との関係性を考察する.

教科書

なし

参考書、講義資料等

講義資料等は必要に応じて講義前にOCW-iを通して配布する.

成績評価の基準及び方法

授業毎の小テスト/小レポート (60%)や課題 (30%),レポート(10%)によって総合的に評価する.

関連する科目

  • GEG.E511 : グローバル・ローカル変動環境下の社会ー生態系共存システム論
  • TSE.A312 : 地球・地域生態学概論
  • TSE.A206 : 生物工学基礎
  • CVE.B310 : 海岸・海洋工学
  • CVE.M301 : 数値解析基礎・演習

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

なし

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