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炭素循環グループの進捗状況

炭素循環グループの進捗状況. 河宮未知生 吉川知里 加藤知道 (FRCGC/JAMSTEC). CO2a. CO2a. NEP. LAI. 気候ー陸域炭素循環結合モデル (Sim-CYCLE+MATSIRO+AGCM). AGCM ( 大気モデル ). ua, va, Ta, qa, Ps, Prec, Rad ↓. ua, va, Ta, qa, Ps, Prec, Rad ↓. E, H, τ Rad ↑. MATSIRO ( 陸面の熱・水 ). Sim-CYCLE ( 陸域炭素 ). Ts, Tg.

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炭素循環グループの進捗状況

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Presentation Transcript

  1. 炭素循環グループの進捗状況 河宮未知生 吉川知里 加藤知道 (FRCGC/JAMSTEC)

  2. CO2a CO2a NEP LAI 気候ー陸域炭素循環結合モデル (Sim-CYCLE+MATSIRO+AGCM) AGCM (大気モデル) ua, va, Ta,qa, Ps, Prec,Rad↓ ua, va, Ta,qa, Ps, Prec,Rad↓ E,H,τ Rad↑ MATSIRO (陸面の熱・水) Sim-CYCLE (陸域炭素) Ts, Tg

  3. Leaf Area Index （葉面積） 衛星から観測したLAI (MODIS) Jul. 2000 Sim-CYCLE+MATSIRO+AGCM Jul. 1999 ・LAIの分布は、衛星観測値とよく一致した。 　　　　　　→　モデルの予測制度は高い

  4. Land use change 1900 1950 1990 Fraction of crop land 0.0 0.5 1.0

  5. 大気CO2濃度の年々変化 Table. 全球炭素収支(1980-1989; PgC/yr) 化石燃料 本研究Houghton (2003) Total 実測値 陸域 海洋 ・Totalは実測値によく一致 ・陸域は大気CO2に中立的な振舞 ・しかし、その内訳は文献値と異なる 　　　→　文献値が過大評価の可能性 全球平均大気CO2濃度 (ppmv; 1959-1999）

  6. 大気海洋結合モデル • 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 出力例(SST)

  7. 海洋生態系モデル 陸域炭素循環モデル(Sim-CYCLE) • 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

  8. 積分 • 初期値 • 物理場、陸域生態系：産業革命以前に対応する駆動力でスピンアップ済みのもの(2400年)。 • 海洋生態系：全炭酸・アルカリ度→OCMIPモデルの定常値、栄養塩→気候値、プランクトン→一定値（0.1mmolN/m3)。 • スピンアップ • CO2濃度を固定(285ppm)、上記初期値より280年間積分。 • 実験：CO2排出シナリオ(A2)を用い1850年から2100年まで積分。 • 実験１：モデル内で増えたCO2濃度を放射ルーチンで使用。 （温暖化と炭素循環との相互作用を考慮。） • 実験2：放射ルーチンでは一定のCO2濃度(285ppm)を使用。 （温暖化と炭素循環との相互作用なし。）

  9. 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 CO2濃度将来予測 大気海洋結合炭素循環モデルによる温暖化実験 130ppm 地表面気温→4度上昇

  10. 海洋中の人為起源CO2分布 Obs. (Sabine et al, 2004) Model Ocean uptake for 1800-1994 = 98 PgC (Model) 118 ± 19 PgC (Obs.)

  11. 炭素循環ー気候系のフィードバック解析 CO2-Land T-Land gain CO2-T CO2-Ocean feedback T-Ocean Present 0.0070 1.29 1.29 -80.9 -36.3 0.23 1.30 Study

  12. 人為起源二酸化炭素海洋吸収量 [PgC/yr] 温暖化の効果を考慮に入れない場合 温暖化の効果を考慮に入れた場合 温暖化する場合、大気中CO2濃度はより高いが海表面のCO2分圧も上がるため、2つの実験間でフラックスはそれほど変わらない。

  13. 温暖化のあるなしによる、二酸化炭素分圧の差(2100年）温暖化のあるなしによる、二酸化炭素分圧の差(2100年）

  14. fCO2の違いを要因別に分解 T:温度, S:塩分, TCO2:全炭酸, Alk:アルカリ度 ＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。 → 線形化の仮定のもとモデル結果から各項を計算。

  15. 分解の詳細 ＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。

  16. 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計 要因別fCO2変化（全球平均）

  17. 結合炭素循環モデルラン解析結果 • 炭素循環ー気候系のフィードバック：2100年時点のＣＯ２濃度差にして130ppm。 • 温暖化による海洋表層の二酸化炭素分圧の上昇→水温・塩分・アルカリ度・全炭酸変化の効果が競合した結果。 • （温暖化による炭素循環の変化を考える際の、アルカリ度や P-E の変化を考慮することの重要性を示唆 (cf. Dore et al., 2003)）。

  18. Bern-CC C4MIP参加→IPCCへの貢献 (Coupled Climate - Carbon Cycle Model Intercomparison Project) Friedlingstein et al. (2005, JC, in revision) ＊C4MIPについては IPCC AR4 の 6,7,10 章に記述あり。

  19. 鉄循環のモデル化 海洋表層への鉄分供給にはダストを介した過程が重要であるため、共生3で取得した海上エアロゾルデータが役立つ。

  20. まとめ • 土地利用変化によるＣＯ２排出量が過大評価されてきた可能性を示唆。 • パラメータ調整済みの炭素循環モデルでの温暖化実験 → 前より強いフィードバック効果。 • 温暖化が大気ー海洋間ＣＯ２交換に与える影響：水温以外の要素の重要性示唆。 • C4MIPへのデータ提出 → IPCC報告書への貢献。 今後： １．、２．については解析をさらにすすめ論文を執筆。 結合炭素循環モデルについてはパラメータ感度実験が進行中。 鉄循環のモデル化を通じ共生3と協力。

  21. 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計 要因別fCO2変化（全球平均） ＊スピンアップ期間や陸域モデルのパラメータが異なる実験 → 全炭酸の分布変化がCO2分圧を下げる効果が強く、その結果、温暖化がトータルでCO2分圧に与える影響が小さい。

  22. 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計 要因別fCO2変化（全球平均） 最初の実験におけるもの （再掲）

  23. Bern-CC 各種海洋炭素循環モデルの、温暖化に対する反応 Friedlingstein et al. (2005)

  24. ４つの要因別に分けた 二酸化炭素分圧変化を、 再度足し合わせたもの 温暖化のあるなしによる、二酸化炭素分圧の差（再掲）

  25. 海面塩分変化 P-E 変化 海面アルカリ度変化 海面全炭酸変化

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