2024年度学院等開講科目環境・社会理工学院融合理工学系地球環境共創コース

地球環境システムと生態系のダイナミクス

開講元: 地球環境共創コース
担当教員: 中村隆志
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月7-8 (W9-326(W935)) / 木7-8 (W9-326(W935))
クラス: -
科目コード: GEG.E401
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

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，ダイナミックに変動する環境や生態系を支配する背景となるメカニズムを洞察できるようになる．

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

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

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	地球規模炭素循環	地球規模の炭素循環プロセスや炭素循環における生物の役割について理解する．
第3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4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5回	過去の気候を推定する様々な方法/環境モニタリングの技術と成果	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．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6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7回	グローバル/ローカルの環境ストレス下におけるサンゴ礁生態系	グローバル/ローカルの様々な環境ストレスに曝されている近年のサンゴ礁生態系の状況について理解する．
第8回	サンゴ礁生態系のモデリング	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	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10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11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12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13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14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．

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

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T2SCHOLAを通して配布する．

成績評価の方法及び基準

授業毎の小テスト/小レポート (60%)やプログラミング課題 (30%)，レポート(10%)によって総合的に評価する．

履修の条件・注意事項

なし