地球環境変化予測のための地球システム統合モデルの開発

松野太郎

（FRCGC/JAMSTEC)

「地球システム統合モデル」の構造成層圏への拡張

•MIROC 3.2 中解像度版 (フラックス調整無)

共生１aと共通の設定

•大気:

CCSR/NIES/FRCGC AGCM 5.7

T42L20 (2.8度相当）

Online aerosol

•海洋:

COCO3.4 (CCSR)

(0.5-1.0)°×1.4°, 43 Layers + BBL

大気海洋結合モデル

出力例(SST)

陸域炭素循環モデル(Sim-CYCLE)

海洋生態系モデル

•栄養塩、植物・動物プランクトン、デトライタスの4変数モデル (Oschlies & Garcon, 1998)

•OCMIPに従った炭酸系の定式化

大気海洋結合炭素循環モデルによる温暖化実験→IPCCへの貢献

CO2濃度将来予測

温暖化と炭素循環の相互作用あり

温暖化と炭素循環の相互作用なし地表面気温→4度上昇

130ppm

土壌炭素の分解が促進されることによるフィードバック

木本については個体ベースで扱う

空間的に明示的な林分の中で木本個体は光を巡り競争を行う

開発中の DGVMの特長

これらの特長により、気候変動に伴う植生変動の速度を適切に予測できる。

相観のシミュレーション結果（＠熊本県） Preliminary result

１年後 ３０年後 １００年後

温帯性常緑広葉樹

温帯性常緑針葉樹

更地から開始 針広混合林 広葉樹の優占林

植生動態モデルＳＥＩＢ－ＤＧＶＭにより再現された植生分布

大気化学モデル (CHASER)

取り扱い化学種：53 種(ozone, NOx, etc.）

高度約 20 km までの化

学反応を扱う

成層圏へ拡張予定

化学モデルによるIPCC-AR4実験：モデルアンサンブルの中での位置づけ化学モデルによるIPCC-AR4実験：モデルアンサンブルの中での位置づけ

Gauss et al. [2005]

対流圏オゾンの放射強制力分布

モデル上端の拡張－帯状平均東西風－

観測 モデル

12月－2月

6月－8月

モデル上端を拡張したバージョンでの赤道上の帯状平均東西風

4年間で反転が3回 周期が短すぎる引き続き チューニングが必要

2005年度成果（統合モデル）

• 炭素循環モデルや大気化学モデルを用いた実験結果を国際プロジェクトに提出し、IPCC第4次報告書への貢献をほぼ確実にした。

• 統合モデルのモデル上端を成層圏上部まで引き上げる作業に着手し、成層圏においても現実的な結果が得られることを確認した。

• 個体ベースの植生動態モデルについては、全球スケールでの実験を完了した。

• （氷床－気候結合モデルを完成させた。）

次世代大気大循環モデル世界初の雲解像大気大循環モデル（ＮＩＣＡＭＮＩＣＡＭ）を開発

• 水平に準一様な正20面体格子

• 保存系に留意した新しい非静力学スキーム気候問題へ適用可能

水惑星条件での実験全球雲解像・水惑星実験

（国際比較プロジェクトに参加）

全球雲解像・温暖化想定実験

ひまわり6号画像 3.5 km モデル

7 km / 14 km モデル 従来のモデル

温暖化時の雲の応答を直接計算

(雲量の変化)

外向き長波放射

3.5 km モデル (外向き長波放射の時間変化)

従来のモデルとの比較

Dr. Williamson

西進

東進

観測(Takayabu et al. 1999)

7 km モデル

赤道域における大規模降水システムの東進 （降水量のホフメラー図）

経度

日付

従来のモデル

雲システムの階層構造

a

a

a

a

b c

b

b

b

c

c

c

d

d

スーパークラウドクラスターの東進

d

時間

200 km

1,000 km

（クラウドクラスター内部の）メソスケールシステム

クラウドクラスターの西進

２００５年度成果• 全球雲解像・水惑星実験 （3.5 km, 7 km モデル）

– 熱帯積雲対流の階層構造を再現

– 温暖化想定実験を実施

• 現実地形・海陸分布を導入

– 低解像度・長期間（10年）積分を行い、

気候値を検証

– 物理過程（混合層）を改良

ECMWF 再解析 280 km モデル

• 現実条件下での全球雲解像実験を実施中

– 14 km モデルによるスピンアップ中

– 7 km, 3.5 km モデルによる数10日間積分を行う

– 台風の発生数などの気候感度を調べる

14 km モデル（スピンアップ 4日目： 鉛直積算雲水量）

• 今後、全球雲解像モデルの実利用化に取り組む

– 気象予測・気候予測モデルとしての利用

– 台風発生・発達、季節内変動の予測実験

– モデルの高度化：物理過程の改良、雲微物理、エアロゾル、植生

– 温暖化実験

立方体格子海洋モデル

• 高解像度モデルの開発

– 高解像度化に向けたモデルの改良

– 大規模データ処理ルーチンの開発

– 高解像度全球積分の実行

高解像度全球モデルによる深層流の様子

解像度: ~20 km の立方体格子モデルによる 2000 m 深流速場 (年平均値)

ＧＭパラメタリゼーションにおける拡散係数の空間分布(2000ｍ深)

Instability timescale dependency

Ce=0.039

ＧＭパラメタリゼーションの拡散係数

流速

(unit: 10-2 m s-1)

2005年度成果（次世代海洋モデル）

• 水平分解能２０ｋｍでの全球渦計算を実行し、渦海洋モデルとしての性能を評価した。

• 南大洋での層厚拡散係数の空間分布を詳細に評価した。