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温暖化が大気海洋CO2交換に
与える影響
海洋研究開発機構
地球環境フロンティア研究センター
河宮未知生
吉川知里
加藤知道
研究の目的
温暖化 → 人為起源CO2海洋吸収量に影響
(IPCC, 2001)
多くの場合、水温が高くなるためと説明される。
→ 全炭酸、アルカリ度の分布変化の影響もあるはず。特に
アルカリ度の寄与についての議論は少ない。
目的：諸要因の相対寄与をモデル結果から評価
→ 温暖化に対する、CO2海洋吸収のレスポンスの強さの決定要因
を議論。
陸域炭素循環モデル
(Sim-CYCLE)
海洋生態系モデル
•栄養塩、植物・動物プランクトン、デトライ
タスの4変数モデル (Oschlies & Garcon,
1998)
•OCMIPに従った炭酸系の定式化
大気海洋結合モデル
•MIROC 3.2 中解像度版 (フラックス調整無)
共生１aと共通の設定
•大気:
CCSR/NIES/FRCGC AGCM 5.7
T42L20 (2.8度相当）
Online aerosol
•海洋:
COCO3.4 (CCSR)
(0.5-1.0)°×1.4°, 43 Layers + BBL
出力例(SST)
積分
• 初期値
– 物理場、陸域生態系：産業革命以前に対応する駆動力でスピン
アップ済みのもの(2400年)。
– 海洋生態系：OCMIPモデルの定常値。プランクトンについては一
定値（0.1mmolN/m3)。
• スピンアップ
– CO2濃度を固定(285ppm)、上記初期値より280年間積分。
• 実験：CO2排出シナリオ(A2)を用い1850年から2100年ま
で積分。
– 実験１：モデル内で増えたCO2濃度を放射ルーチンで使用。
– 実験2：放射ルーチンでは一定のCO2濃度(285ppm)を使用。
大気海洋結合炭素循環モデルによ
る温暖化実験
地表面気温
温暖化と炭素循環の相互作用なし
CO2濃度将来予測
130ppm
温暖化と炭素循環の相互作用あり
海洋中の人為起源CO2分布
Model
Obs. (Sabine et al, 2004)
Ocean uptake for 1800-1994 = 98 PgC (Model)
118 ± 19 PgC (Obs.)
人為起源二酸化炭素海洋吸収量
[PgC/yr]
温暖化の効果を考慮に入れない場合
温暖化の効果を考慮に入れた場合
温暖化する場合、大気中
CO2濃度はより高いが海
表面のCO2分圧も上がる
ため、2つの実験間でフラッ
クスはそれほど変わらない。
温暖化のあるなしによる、
二酸化炭素分圧の差(2100年）
fCO2の違いを要因別に分解
fCO2  F (T , S , TCO 2, Alk ),
fCO2  fCO2c  fCO2u
F
F
F
F
fCO2 
T 
S 
TCO 2 
Alk
T
S
TCO 2
Alk
＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。
→ 線形化の仮定のもとモデル結果から各項を計算。
要因別fCO2変化（全球平均）
温塩全
度分炭
酸
ア合
ル計
カ
リ
度
海
面
全
炭
酸
変
化
海
面
ア
ル
カ
リ
度
変
化
海
面
塩
分
変
化
P-E
変
化
結論
• 温暖化による海洋表層の二酸化炭素分圧の上昇→水
温・塩分・アルカリ度・全炭酸変化の効果が競合した結果。
• アルカリ度変化と全炭酸変化の効果は互いに打ち消しあ
う方向にあると考えられる。どの程度打ち消しあうか、は
モデルで再現されたそれぞれの変数の分布による。
• 温暖化による炭素循環の変化を考える際の、アルカリ度
や P-E の変化を考慮することの重要性を示唆。
要因別fCO2変化（全球平均）
＊スピンアップ期間や陸
域モデルのパラメータが
異なる実験
温塩全
度分炭
酸
ア合
ル計
カ
リ
度
→ 全炭酸の分布変化が
CO2分圧を下げる効果
が強く、その結果、温暖
化がトータルでCO2分圧
に与える影響が小さい。
要因別fCO2変化（全球平均）
最初の実験におけるもの
（再掲）
温塩全
度分炭
酸
ア合
ル計
カ
リ
度
各種海洋炭素循環モデルの、
温暖化に対する反応
Bern-CC
Friedlingstein et al. (2005)
分解の詳細
F
T  {F (Tc, Su , TCO 2u , Alk u )  F (Tu , Su , TCO 2u , Alk u )
T
1
 F (Tc, Sc, TCO 2 c, Alk c )  F (Tu , Sc, TCO 2 c, Alk c )}
2
F
F
F
S   ,
TCO 2  ,
Alk  
S
TCO 2
Alk
＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。
４つの要因別に分けた
二酸化炭素分圧変化を、
再度足し合わせたもの
温暖化のあるなしによる、
二酸化炭素分圧の差（再掲）

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