地球環境統合モデルによる20世紀再現実験に向けて

地球環境統合モデルによる
20世紀再現実験に向けて
国立環境研究所野沢徹
マルチウ＠K-1での成果の概要
既知の問題点と今後の課題
20世紀の気候再現実験の必要性
モデルの気候再現性を改善するため
気候値だけでなく、気候変化に対しても確認
モデル結果の信頼性を高めるため
温暖化予測結果に対する信頼性向上を意識
様々な外部強制による影響を調べるため
外部強制の相対的な重要性を評価できる
観測された気候変化の機構解明に役立つ
http://www.cru.uea.ac.uk/cru/info/warming/ より引用
考慮した外的な気候変動要因
 自然起源の気候変動要因
 太陽エネルギーの変動
Hi-CGCM
 大規模火山噴火に伴い成層圏まで到達したエアロゾルの変化
OBS.
 人為起源の気候変動要因
 温室効果気体（二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、ハロカーボ
ン）濃度の増加
 1970年代半ば以降の成層圏オゾン濃度の減少
 人間活動に伴う対流圏オゾン濃度の増加
Mid-CGCM
 工業活動に伴う二酸化硫黄（硫酸エアロゾルの前駆物質）排出
量の増加
 人間活動に伴う煤などの炭素性エアロゾル前駆物質排出量の
増加
 土地利用変化
地上気温トレンドの地理分布
観測データ
1901－1950年
1941－1980年
1971－2000年
モデル結果
1901－1950年
1941－1980年
1971－2000年
実験設定一覧
Natural forcing
v. = historical variation
↑= increase in emission
Anthropogenic forcing
Exp.
Name
Solar v.
Volc. v.
FULL
✓
✓
✓
NTRL
✓
✓
SOLR
✓
VLCN
Sulf.↑
Carb.↑
✓
✓
✓
✗
✗
✗
✗
✗
✗
✗
✗
✗
✗
✓
✗
✗
✗
✗
ANTH
✗
✗
✓
✓
✓
✓
GHGS
✗
✗
✓
✗
✗
✗
OZON
✗
✗
✗
✓
✗
✗
ARSL
✗
✗
✗
✗
✓
✓
AEFX
✓
✓
✓
✓
✗
✗
CEFX
✓
✓
✓
✓
✓
✗
✓: Considered
GHGs↑ Ozone v.
✗ : Not considered
Statistical Detection & Attribution
最小自乗法による線形重回帰分析
with Optimal Fingerprinting
観測
人為強制に
対する応答
自然強制に
対する応答
βi > 0 （不確実性の幅も含めて） ⇒ 有意なシグナルを検出
βi が１を含む ⇒ 検出されたシグナルは観測と整合的
Y
X1
X2
Y = b1(X1+u1) + b2(X2+u2) + v
Y：観測された気候変化
Xi：GCMにより得られた個別の強制に対する応答
bi：スケーリングファクター
ui：アンサンブル平均に対するノイズ（内部変動）
v ：気候学的なノイズ（内部変動）
コントロール実験
Mid-CGCM
OBS.
コントロール実験の内部変動は観測と整合的
20世紀全体での解析
観測された地上気温の時空間変動を
1．GHGに対する応答
2．GHGを除く人為要因に対する応答
3．自然要因に対する応答
で重回帰する
GHGがやや過小評価ぎみであるものの、
いずれのシグナルも有意に検出可能、
かつ、観測とも整合的である
20世紀前半における
昇温傾向の要因推定
ANTH-GHG
GHG
OBS.
TOTAL
Nozawa
NTRL et al., (2005)
ANTH
published in GRL
20世紀前半における
昇温傾向の要因推定
Shiogama et al., (2006)
submitted to GRL
20世紀中盤の気温変化の要因推定
GHG+O3
+NATURAL
+SUL.
+SUL.
+CARB.
+CARB.
+CARB.
Nagashima
et al., (2006)
+SUL.
in press for GRL
既知の問題点
• ENSOのシグナルが小さい
– 内部変動に影響
• エアロゾルのチューニングに問題あり
– 炭素性エアロゾル以外はすべて過小評価傾向？
– ダストの時空間変動がおかしい（黄砂が秋に最大）
• 陸域平均降水量に長期減少傾向
– 間接効果パラメタリゼーションに問題あり？
• 他にも細かい設定ミス、バグ等あり
地球環境統合モデルの利点
• CO2変動等に起因する内部変動が表現可能に
– より現実的な内部変動の情報が得られる
• オゾン変動がinteractiveに取り扱える
– 太陽変動による気候影響を陽に表現可能に
– 気温へのフィードバックを陽に評価
• 信頼性の高いエアロゾルチューニング
– エアロゾルの気候影響をより現実的に考慮可能
• 大気環境変数の長期変動解析
• などなど…
地球環境統合モデルによる
20世紀再現実験の利用価値
• 様々な気候変動を（現状よりもさらに）現実的に
表現している気候モデルを用いることにより、「近
年の温暖化傾向は人間活動に起因している」こと
を、より高い確度で示すことが可能である
• 森林・海洋におけるCO2の発生・吸収源推定で
の利用（インバージョンの初期値等）
• 東アジア域を対象とした亜大陸規模での過去の
環境変動再現実験での利用（境界条件など）

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