a.要約

本サブテーマは、気候モデルで寒冷圏の諸プロセス（海洋、氷床他）を改良もしくは新しく取り入れたモデルを開発することを目的としている。そのため、既存モデルをもとに寒冷圏気候システムにおける諸過程（海氷の形成と海洋との相互作用）のモデリング手法を改良するとともに、別途氷床の成長・減衰・流動を扱うモデルを作る。更に氷床変動を気候モデルと結びつけ、その温暖化に伴う変化の予測を行えるモデルを構築する。本年度は、1000年スケールでの気候変動モデリングへ向けた気候−氷床結合モデルの最終調整を行った。また、地球温暖化実験（シナリオ実験）および氷期サイクル実験における気候−氷床結合の役割の解析に着手した。

b.研究目的

地球上南北両極には陸上に氷床、海上に海氷があり、それらの生成変動は地球規模の気候変動と直結している。このため、温暖化に伴い氷床や海氷が敏感に反応して融解したり、さらに広範囲の気候や海面変動に影響を及ぼすことが懸念されている。そこで、このグループでは、最終的には地球シミュレータ上で稼動する大気／海洋／海氷／氷床結合モデルを構築し、地球温暖化や海面変動の予測実験を行なう。まず、部分モデルの改良をしながら様々な感度実験を通じて不確定要素の把握につとめる。さらに、結合されたモデルを用いて現在や過去の再現実験を行いながら、予測実験の精度を高めることをめざす。また、２万年前の最終氷期以降に関して、海洋底堆積物や地形のデータによる過去の気候や氷床変動／海水準の復元がかなり高精度で行われるようになってきたので、これを再現する数値実験を試みることを通してモデルの検証を行っていく。

c.研究計画、方法、スケジュール

氷床については１４年度までに部分モデルの製作は一通り行ない、応答特性を調べてきた。１５年度は、各部分の改良を行ったり、地球シミュレータ用に氷床モデルプログラムを並列化最適化したり、カップラーの開発を行って気候モデルと氷床力学モデルの結合の特性を調べた。氷床１６年度は大気モデルとの結合を実行する。

d.平成１６年度研究計画

1000年スケールでの気候変動モデリングへ向けた気候−氷床結合モデルの最終調整を行う。地球温暖化実験（シナリオ実験）および氷期サイクル実験における気候−氷床結合の役割の解析に着手する。

e.平成１６年度研究成果

これまで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(e.g., Ogura et al., 2004; Saito and Abe-Ouchi, 2005)。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ができるようプログラムを整えた(図53)。さらに、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た。CO2 ２倍、４倍、８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の積分実験を約1200年、800年、300年ずつそれぞれ行い、大気海洋結合モデルの結果を入力とする氷床モデルの応答実験を開始した。

図53： 氷床モデルと大気大循環モデルの結合手順を示すチャート図

f.考察

以上のことから当初の研究計画は達成出来たと考えられる。数値実験や感度実験で高緯度域の気候の応答特性を調べることが引続き、今後の課題であり、氷床-大気-海洋の統合モデルの作成を通じて、今後さらに検討を重ねる必要がある。平成17年度は一方向の結合モデル構築に加えて氷床と大気の双方向の結合に重点をおきたい。

g.研究発表

Ogura, T., A. Abe-Ouchi and H. Hasumi, Effects of sea ice dynamics on the Antarctic sea ice distribution in a coupled ocean atmosphere model. Journal of Geophysical Res., Vol. 109, No. C4, C04025, 2004.

Saito, F. and A. Abe-Ouchi, Dependence of simulation and sensitivity of Greenland ice sheet to numerical procedures for ice sheet dynamics. Submitted to Annalds of Glaciology, 42, 2005.

論文発表

Ogura, T., A. Abe-Ouchi and H. Hasumi, Effects of sea ice dynamics on the Antarctic sea ice distribution in a coupled ocean atmosphere model. Journal of Geophysical Res., Vol. 109, No. C4, C04025, 2004.

Kageyama, M., S.P. Harrison and A. Abe-Ouchi, The depression of tropical snowlines at the Last Glacial Maximum: what can we learn from climate model experiments? Quaternary International, in press, 2005.

Saito, F. and A. Abe-Ouchi, Thermal Structure of Dome Fuji and East Queen Maud Land, Antarctica, simulated by a three-dimensional ice sheet model. Annals of Glaciology, 38, in press, 2005.

Saito, F. and A. Abe-Ouchi, Dependence of simulation and sensitivity of Greenland ice sheet to numerical procedures for ice sheet dynamics. Submitted to Annalds of Glaciology, 42, 2005.

Yamagishi, T., A. Abe-Ouchi, F. Saito, T. Segawa and T. Nishimura (2005) Reevaluation of paleo-accumulation parameterization overnorthern hemisphere ice sheet during the ice age with a high resolution atmospheric GCM and a 3-D ice sheet model. Submitted to Annals of Glaciology, 42.