大気の水循環を追跡する高解像度シミュレーション － 次世代の水同位体・大気大循環モデルの開発 －

水同位体は大気中の水循環を追跡可能なトレーサーですが、積乱雲やそれが集まった巨大な雲の中では水同位体が複雑に変化するため、水同位体を実装したこれまでの大気大循環モデル（水同位体モデル）で再現することは困難でした。そこで、国立研究開発法人国立環境研究所、気象庁気象研究所、国立大学法人東京大学生産技術研究所、国立研究開発法人海洋研究開発機構、国立大学法人東京大学大気海洋研究所の研究グループは、積乱雲やそれらが集まった巨大な雲を表現できる高解像度な気象・気候モデル（NICAM）を用いて、次世代の水同位体全球非静力学モデル（NICAM-WISO）を開発しました。

本研究ではNICAM-WISOを用いて、これまでの水同位体モデルを遥かに超える水平解像度（10倍相当）での現在気候の再現シミュレーションに成功しました。さらに、NICAM-WISOは水同位体比の地理的な分布だけでなく、水同位体比と気象要素（降水量や気温）との関係も良く再現できました。また、水同位体の変動を詳細に解析することで、NICAMがもともと持つシミュレーション誤差（バイアス）の一部の原因を識別できました。このようなバイアスの識別方法はNICAM自体の性能を向上させるのに役立つだけでなく、他の大気大循環モデルにも活用できる点で意義があります。

NICAM-WISOにより高解像度に大気中の水循環を追えるようになったことから、衛星による観測データを取り込むことにより気象予測の精度を向上させるほか、過去の気候への復元などを通じて気象現象のメカニズム解明につながることが期待されます。

本研究の成果については、2023年12月6日付で米国地球物理学連合が発行する専門誌『Journal of Geophysical Research – Atmospheres』にて発表されました。

図．(A) 水平解像度14kmでシミュレートされた降水同位体比の年平均値（シェード）。
プロットは全球降水同位体ネットワークにより観測された値。年間降水量が少ない地域は白枠でマスクした。

詳細は 国立環境研究所のサイトをご覧ください。