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１.研究計画の概要１． 研究の趣旨本研究の目的は地球環境全体の変化、すなわち気候、大気・海洋の組成、陸・海の生態系が相互に影響を与えつつ一体となって変化して行くのをシミュレートできる地球環境（地球システム）の統合モデルを開発する事、およびそれを用いて炭素循環のフィードバックを含んだ地球温暖化予測を行う事である。 これまでの地球温暖化予測では、温暖化の原因である大気中二酸化炭素(CO2)濃度の将来について、人間活動によるCO2放出シナリオをもとに簡略化したモデルを用いて、海洋と陸域生態系（植生・土壌）への吸収量を見積もって大気CO2濃度の将来予測を先ず行い、その結果を気候モデルに導入して温暖化と気候変化のシミュレーションを行って来た。しかしこれでは十分とは言えない。CO2増加は温暖化・気候変化を引き起こすが、逆に気候変化は大気中CO2濃度に影響を与えるのにそのフィードバック効果が取り入れられていなかったからである。温暖化によって土壌有機物の分解が進んで大気中にCO2やメタン(CH4)の濃度が増加する、即ち正のフィードバックが作用する可能性があるので、これを無視するのは危険である。 気候モデルに炭素循環プロセスを組み込んでそのフィードバック効果を取り入れたモデルで予測を行わねばならない。また、温暖化・気候変化は生態系の変化を引き起こすと考えられているが、それもCO2やCH4の濃度に影響する。さらに、もう一つの温室効果ガスである対流圏オゾンも温暖化・気候変化の影響を受ける。そこで、大気・海洋・陸域生態系にまたがる炭素循環や大気組成変化のプロセスを気候モデルに取り入れ、（炭素循環・大気組成・気候統合モデルを作り）、それらのフィードバックを含めて温暖化予測実験を行う必要がある。 ２．研究概要大気・海洋・陸地面の、主に物理的状態を扱う「物理気候モデル」として東大気候センターと国立環境研で開発された既存のCCSR/NIES モデルを用い、それを基礎として、地球環境フロンティア研究センターの各プログラムで研究されている、大気・海洋の化学組成変化、陸域生態系と大気の物質交換などの諸過程をそれぞれに取り入れた部分統合モデルを３年目を目安に作り、その上で全体を結合した、「地球システム統合モデル」を研究期間内に完成させる。その過程で３〜４年目までに、大気・海洋・陸域生態系にまたがる全球炭素循環モデルを作り、それと気候モデルを結合させたモデルを用いて温暖化と炭素循環とのフィードバック効果を含んだ温暖化予測実験を行う。温暖化と大気組成や陸域生態系の相互作用に関して、さらに温暖化そのものについても未解明のプロセスが多いので共生プロジェクトの他の課題（陸域生態系モデル作成のためのパラメタリゼーションに関する研究、諸物理過程のパラメタリゼーションの高度化 (大気・海洋分野)）のもとに行われる野外観測やプロセス研究によって必要なパラメータを求め、逆にモデルの結果から精度向上に必要なプロセス研究を依頼し、モデルの確度向上を図る。 ３．研究年次計画
４．平成１６年度研究計画現在地球環境フロンティア研究センターの各研究プログラムで行われている個別モデル（大気組成、陸域生態系炭素循環など）の開発をひき続き進めながらそれらひとつひとつを物理気候モデル（大気・海洋・陸面の“物理的”過程を中心としたモデル、CCSR/NIESにより開発された既存のものを利用）と結びつけ、「部分統合モデル」を作る作業を継続する。 （１）炭素循環モデル、炭素循環・気候変化結合モデル開発既に原型が完成している炭素循環−気候結合モデルについて、細部の調整を平成16年度第一四半期中に終える。細部調整の具体例としては、単体陸域生態系モデルと統合モデル中の陸域生態系コンポーネントとで駆動力のタイムスケールが異なるため必要になる生物季節パラメタリゼーションの再調整、海陸炭素循環コンポーネントのスピンアップなどがある。その後、論文執筆を視野に入れたモデル実験を開始する。 16年度後半には論文執筆を始める。16年度中の論文投稿を目標とする。個体ベースの動的植生モデルについても開発を進め、16年度中に全球規模での実験を行い、パラメータ調整に取り組む。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、及川武久)
（２）温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発@温暖化・大気組成変化相互作用モデル化学・気候モデルCHASER（東大気候センター・地球環境フロンティアで開発）に各種エアロゾル過程を導入しオゾン・メタン・エアロゾル変化の温暖化影響（相互作用）を同時評価可能なモデルの構築を行う。エアロゾル過程としてはSPRINTARSモデル（東大気候センター／九大応力研）を基本におき、化学との関連が強い硫酸塩や有機炭素エアロゾルに関してはCHASERの化学反応過程と結合する。また、エアロゾル導入後にはCHASERを本プロジェクトで開発中の統合モデルへ移植する。さらに移流・物理過程各スキームの改善とともに、CHASERへの成層圏化学（ハロゲン・PSCs反応）導入に着手する。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、高橋正明)
A温暖化―雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価雲微物理モデルにより開発した雲粒数密度パラメタリゼーションおよび既存の雲粒数密度パラメタリゼーションをGCMに取り入れ、衛星観測データとの比較から改良を試みる。雲内の上昇流速度・雲水量を格子点値から見積もる方法を検討する。スケールギャップを埋めるため、非静力学領域モデル(NHM)および非静力学全球モデル(NICAM)に微物理モデルを導入し、GCMのパラメタリゼーション開発に必要な基礎データを得る。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、高橋正明)
（３）寒冷圏モデル開発昨年度は観測データや古気候再現実験を通した検証を行い、東大気候センター で開発された氷床モデルや、MIROCに導入されている海氷モデルの高精度化を 行ってきた。今年度はこれらの大気海洋海氷結合大循環モデルと氷床モデルを 組み合わせた数値実験を行うことで、地球温暖化において南極やグリーンラン ドの氷床や海氷などの寒冷圏がどのような影響をうけるのか検討を始める。 CO2 ４倍くらいまでで温室効果ガスレベルが安定化した場合に、長期にわたって気候と氷床がどのように応答するかを数百年積分して実験する予定である。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、阿部彩子)
（４）気候物理コアモデル改良平成16年度途中には統合モデルへの対流圏化学モデルの移植が完了する予定である。移植終了後統合モデル上端を成層圏上部まで拡張しチューニングも行い、成層圏化学過程導入に備える。
成層圏における大気化学過程を現実的に再現するためには、下部成層圏における低温バイアスの除去と低緯度成層圏におけるQBOの再現が必要条件と言える。低緯度の低温の除去に関しては放射計算サブルーチンの更新作業によって対応できる見込みであるが、成層圏と対流圏の物質交換なども考慮しながら計算コストの面からも現実の使用に耐えるような、バランスの取れたモデルの解像度を模索する必要がある。QBO等、成層圏大気循環の形成には内部重力波が重要な役割を果たしており、昨年度に引き続き、高解像度大気モデルで陽に表現される成分とパラメタライズされる成分との両方について解析を行い、統合モデルに導入済みの重力波パラメタリゼーションの改良に役立てる。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、江守正多)
５．平成１６年度実施体制独立行政法人海洋研究開発機構を主管研究実施機関とし、研究代表者を松野太郎（地球環境フロンティア研究センター センター長）とする。次の研究サブテーマを設けて研究開発を実施する。 （１）炭素循環、炭素循環・気候変化結合モデル開発代表者：及川 武久
伊藤 昭彦、田中 克典、加藤 知道 A海洋生物地球化学モデル 山中 康裕、岸 道郎、相田 眞希、吉川 知里、河宮 未知生 B陸域生態系変動モデル 甲山 隆司、佐藤 永 （２）温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発代表者：高橋 正明
滝川 雅之、渡辺 真吾、永島達也、須藤 健悟、竹村 俊彦 A温暖化ー雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 久芳 奈遠美、鈴木 恒明、野沢 徹、對馬 洋子、 鈴木 健太郎、中島 映至、冨田 浩文 （３）寒冷圏モデル代表者：阿部 彩子
（４）気候物理コアモデル改良代表者：江守 正多
羽角 博康、松野 太郎、渡辺 真吾 ６．研究運営委員会、研究連絡会議＜研究運営委員会＞（１）任務 研究実施メンバーから研究計画と研究進捗状況、研究結果の報告を行い、これを受けて外部委員が研究実施計画全体、年次計画について随時評価と助言を行い、特に当該年度の研究計画について検討し適切な助言をするとともに進捗状況をチェックする。
（２）委員の構成 ＜本プロジェクト関係者、内部委員＞
近藤 洋輝（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ・共生２代表補佐） 阿部 彩子（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ／東大CCSR） 江守 正多（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ／国立環境研） 及川 武久（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 生態系変動予測研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ／筑波大） 河宮 未知生（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 地球環境ﾓﾃﾞﾘﾝｸﾞ研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ） 甲山 隆司（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 生態系変動予測研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ／北大） 高橋 正明（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 大気組成変動予測研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ／東大CCSR） 山中 康裕（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 地球温暖化予測研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ／北大） ＜地球環境フロンティア内部委員＞
中澤 高清（地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ 大気組成変動予測研究ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ・ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ／東北大） ＜外部委員、共生プロジェクト関係＞
安岡 善文（東大生産研・教授、共生3-1） 日比谷 紀之（東大理・教授、共生3-2） ＜外部委員、関連研究機関＞
遠藤 昌宏（東大CCSR・教授） 早坂 忠裕（総合地球環境学研究所・教授） （３）開催日・場所
海洋研究開発機構 横浜研究所 第７回 平成16年10月28日（木）、29日（土） 海洋研究開発機構 横浜研究所 第８回 平成17年3月7日（月） 海洋研究開発機構 横浜研究所 ＜研究連絡会議＞
（２）原則としてプロジェクトメンバー全員が参加し（各サブ課題から少なくとも１名）、サブ課題の進捗状況を報告し、プロジェクト全体の進行調整を図る。 （３）本プロジェクトが広範囲の専門領域を含むことから、随時研究報告に加えレビュー講演を行いメンバーの相互理解に資する。 開催日・場所等
海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)これまでの研究とフロンティアでの今後の役割分担について （加藤 知道） (2)気候物理コアモデル改良サブグループの進捗状況 （渡辺 真吾） (3)共生第２解析＆ファイルサーバー taro、pochi、hanako、tamaのご紹介（河原井 裕之） 第１９回 平成16年6月14日（月） 海洋研究開発機構 横浜研究所 地球情報館大会議室 (1)中解像度版気候モデルのパフォーマンスについて （野沢 徹） (2)炭素循環モデル進捗状況について （河宮 未知生） 第２０回 平成16年7月28日（水） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)DGVMの開発状況について (2)温暖化・大気組成変化相互作用サブモデル エアロゾル計算導入・将来予測実験（K1関連）（須藤 健悟） 第２１回 平成16年8月31日（火） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)高解像度AGCMを用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み（渡辺 真吾） (2)DGVMの開発状況について （佐藤 永） 第２２回 平成16年9月29日（水） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)炭素循環モデルグループの進捗状況 （吉川 知里） (2)温暖化−雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 （久芳 奈遠美） 第２３回 平成16年11月5日（金） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)Simulating the ice age cycle climate change （阿部 彩子） (2)IGBP/GAIMミーティング報告他 （河宮 未知生） 第２４回 平成16年12月8日（水） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)海洋生物地球化学モデリング （石田 明生） (2)Chemistry and aerosol modeling in the Kyousei-2 （須藤 健悟） 第２５回 平成17年1月13日（木） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 (1)大気−陸域炭素循環結合モデルの開発進捗状況 （加藤 知道） (2)気候物理コアモデル改良 （渡辺 真吾） 第２６回 平成17年2月16日（水） 海洋研究開発機構 横浜研究所 小会議室 |