地球の気候環境は一定ではなく、過去から現在まで様々な時間スケールで変動していることがこれまでの研究で明らかにされてきました。特に最近の約100万年間については、およそ10万年周期で寒冷な氷河期と温暖な間氷期が繰り返していること、温暖な間氷期から寒冷な氷河期へはゆるやかに変化し、再び温暖な間氷期の気候へは急激に変化する傾向があること、最後の氷河期は約２万年前であったことなどが多くの研究で確認されています。 具体的には、東京大学大気海洋研究所、国立環境研究所と共同で開発を続けている気候モデル（大気・海洋・陸面結合大循環モデル）「MIROC」を用いた古気候の数値実験*や、氷床モデル「IcIES」を用いた南極やグリーンランドの氷床変動を再現する実験を行い、以下のようなテーマで研究を進めています。 |
| 1） | 氷期−間氷期サイクルに伴う、大気・海洋や、氷床の変動をはじめとした古気候変動のメカニズムを明らかにする研究を行っています。特に２万年前の最終氷期と約９〜６千年前の温暖期、さらに過去1000年の期間に注目し、大気海洋大循環モデルを用いた数値実験*を通して、現在との気候の違いについて詳細な比較を行っています。これらの時代については、世界的な古気候研究プロジェクト（PMIP）でも課題として取り上げられ、各国の古気候研究者と協力しながら研究を進める体制が整いつつあります。このプロジェクトを通して、数値実験*の結果と古気候データ（＝過去の気候状態を復元したデータ）の比較からモデルを検証しつつ、気温、降水量や大気・海洋循環の変化などを解析し、異なる気候状態を作り出したメカニズムを調べています。 | ||
| ・ | 約2万年前は非常に寒冷な時期で、最終氷期の最盛期（Last Glacial Maximum：LGM）として知られています。北米は巨大な氷床で覆われ、地球の平均気温は5℃から10℃も低くなっていました。どのような条件の違いがこの時代の寒冷な気候を作り出したのか、MIROCモデルを用いて詳細な比較実験を行っています。またこの時期、北米の氷床から融けた水が大西洋に大量に流れこみ、海流の流れに影響を与えたことが知られていますが、このような現象の再現実験を行い、急激な気候変動を引き起こすメカニズムを調べています。 | *「数値実験」とは？ 「数値実験」という言い方には馴染みの無い方も多いかも知れません。「シミュレーション」と何が違うの？と思われる方も多いでしょう。古気候チームでは、気候モデルを用いた私たちの研究手法を、あえて「シミュレーション」とは呼ばずに「数値実験」と呼ぶようにしています。その理由をここで説明しましょう。 気候の研究においては、実験室で言うような「実験」は出来ません。現実の地球で、太陽の明るさを変えたり、二酸化炭素濃度をコントロールして別の気候を試してみることは不可能だからです。そこで私たちが行っているのは、コンピュータの中に地球の気候を再現して、その上で実験をする、というやり方です。このような、コンピュータの中に作った地球の「模型」が、これまでの説明にも出てきた気候モデルにあたります。 シミュレーションという言葉には、現実に起きている現象をそっくりに再現する、という意味がありますが、私たちが行っているのは、まず過去の気候のシミュレーション（再現）をして、その上で様々に条件を変えて、仮想的に異なる状況下で起こりうることを縦横無尽に「実験」することです。私たちが「数値実験」という言葉を使っている理由はここにあります。正確なモデル（＝模型）を作ってシミュレーションする（＝再現する）ことは「始めの一歩」であり、そこからようやく実験が可能になるというわけです。 |
|
| ・ | 約1万年前から現在までの間は温暖な気候が続いていますが、この中で比較的温暖だったとされる約6000年前の気候については、花粉化石や湖の水位変動などからよく調べられています。MIROCモデルでも6000年前を想定した実験を行い、特にアジア、アフリカモンスーンについて調べています。様々な証拠から当時のモンスーンは現在より活発だったと考えられており、同様の傾向がモデルでも再現されました。6000年前と今とでは日射量の季節変化に違いがありますが、詳しい解析の結果、この違いが大気の状態を変え、その影響がモンスーンに現れていることなどが分かってきました。 | ||
・ |
過去1000年程度の気候変動を再現する数値実験*を行い、最近数百年の気候変動要因を解析します。この間には、ヨーロッパ地域が中世にやや温暖だったとされる「中世温暖期」や、ほぼ全球的に寒冷な気候が続いたとされる「小氷期」が含まれます。復元された過去の火山活動や日射量に基づいた計算を行うことで、これら自然要因の変化に起因する気候変動の幅を調べる一方、20世紀の気候変動に対する人為要因の寄与を調べています。また、年輪などに基づく古気候データとの比較により、気候モデルの性能評価を行います。 | ||
| 2） | 南極で得られた氷床コアの解析から、大気中の二酸化炭素濃度が、氷期−間氷期サイクルの気温変化と同調した、約10万年周期の変動を示すことが分かっています。この変動のメカニズムを明らかにするために、気候変動と炭素循環の関係を研究しています。特に、大気の二酸化炭素濃度が35％も低かった最終氷期に着目し、二酸化炭素がどのような気候の状態のときに大きく減少するのか、さらにこの二酸化炭素の変化が気候にどう影響を与えるのかを特定し、気候変動における炭素循環の役割を解明します。 海底から採取された堆積物中の酸素同位体比、炭素同位体比などのデータからは、過去の海洋循環など古気候に関わる情報が得られますが、これら地質学的なデータとモデル実験の結果を比較することで、気候モデルの性能を検討したり、モデル開発への指標を提示することも、この研究の重要な課題です。 |
||
| 3） | 古気候および将来の、南極およびグリーンランド氷床の変動を、氷床力学モデルを用いて再現します。また、再現の精度の向上のため、最新の観測研究による知見を反映させ開発・改良を続けています。具体的なターゲットは以下の通りです。 | |
| - | 南極氷床、グリーンランド氷床の過去数十万年間の氷床変動 | |
| - | 過去に存在した北半球氷床の数十万年間の変動 | |
| - | 温暖化気候下における南極氷床およびグリーンランド氷床の応答とその不確定性 | |
| - | ハインリッヒイベントなどの数千年周期の氷床変動の再現 | |
| - | 棚氷(氷床の内海に浮いている領域)や氷流(周囲より速度の大きい領域)の力学と氷床変動への影響の評価 | |
 |
||
