平成１７年度
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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１７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開発が進められている個別モデル（大気組成、陸域生態系炭素循環など）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。またそうした「部分統合モデル」全体を統合した「地球システムモデル」の開発に着手する。 （１）炭素循環モデル、炭素循環・気候変化結合モデル開発大気海洋結合炭素循環モデルのパラメータチューニングを完了して温暖化時の炭素循環のシミュレーションやパラメータ感度実験を行い、論文を執筆する。また C4MIP Phase 1, 2 の活動に参加する。Phase 1 に関しては、平成16年度中にデータを提出した後CO2濃度季節変化など、モデル中で再現された現象に関して解析を行う。また Phase 2 に関しては、参加する各グループに協力を要請し海洋コンポーネントに関する結果をとりよせ、人為起源二酸化炭素吸収に関する海洋モデル間の振る舞いの違いについて比較研究を行う。 個体ベースの全球植生動態モデル（SEIB-DGVM）の開発に関しては、各地点を対象とした妥当性検証を経て全球実験を行い、論文を執筆する。
(業務分担責任者：地球環境フロンティア研究センター、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これまで（平成１６年度）の作業により統合モデル本体への化学モデル CHASERとエアロゾルモデル SPRINTARS の結合・導入が行われた。対流圏化学とエアロゾルの計算の結合に関して、本年度はエアロゾル熱力学平衡モデルの導入作業を完了する。また「気候物理コアモデル改良」グループとの連携の下に統合モデルのハイブリッド鉛直座標化およびモデルトップ高度の向上を行った上で、統合モデル内のCHASER にハロゲン化学反応および極域成層圏雲(PSCs)化学を追加し、成層圏オゾンのシミュレーションも行えるようにする。
(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全球雲解像モデルNICAMを用いて、現実的な設定の下でSST±２ＫあるいはCO2倍増の気候感度実験を実施する。これにより、既存の積雲パラメタリゼイションモデルにはないより詳細な雲微物理過程による雲-放射フィードバックの定量的評価を行う。
また、平行して、NICAMへのエアロゾルモデルの実装を行い、エアロゾル-雲-放射フィードバックを総合的に評価できるモデルの開発を引き続き行う。 (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。
(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統合モデルの上端を成層圏に拡張し、特に成層圏のオゾン量にとって重要な中・高緯度の大気大循環の季節進行を現実的にすることを目標とする。昨年度までに開発してきたハイブリッド鉛直座標や新しい放射コード、および非地形性重力波抵抗パラメタリゼーションを統合モデルに導入し、細かなチューニングを行うとともに、長期積分に向けて計算コードの高速化を図る。重力波抵抗パラメタリゼーションの改良に必要な高解像度大気モデルによる成層圏の波動や大循環の研究は引き続き行っていく。
(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）気候変動に関する政府間パネル（IPCC）関連活動への参加と温暖化予測の比較検討気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の第4次報告書へ寄与する為、国際モデル比較ワークショップ等の活動に参加し、国内外から報告されている温暖化予測中間結果、シミュレーション手法、評価手法等について比較検討を行う。また、各国の温暖化研究の動向調査を行うと共に、内外の研究者による進捗状況についての情報交換と検討を行う。
（業務分担責任者：地球環境ﾌﾛﾝﾃｨｱ研究ｾﾝﾀｰ、松野太郎
５．平成１７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 特任研究員）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＞（役職等は平成１７年４月１日現在のもの）
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・ｻﾌﾞﾘｰﾀﾞｰ／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
＜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
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