気象研究所地球システムモデルの開発 ̶̶ モデル概要と予備実験結果 ̶̶ 行本誠史，保坂征宏，吉村裕正，坂見智法，足立恭将，田中泰宙，出牛真，小畑淳 平原幹俊，辻野博之，野田彰， 他温暖化特研*グループ（気象研究所） はじ め に 高解像度での計算効率が大幅に向上している．晴 地球温暖化予測の不確実性の低減に向けて，各 天放射過程には新しいスキームが導入され，長波放 種エーロゾルの変化とその直接効果（放射過程）及 射に k-分布法とテーブル参照法を併用し高精度化， び間接効果（凝結・雲放射過程），各種微量気体の 短波放射も改良されている．雲スキームは Tiedtke 変化に関する成層圏・対流圏の大気化学過程，海 (1993)に基づく雲水・雲量を予報するスキームが導 洋及び陸面の生物化学過程を含む炭素循環，およ 入された．エーロゾルの直接効果，間接効果が取り び氷床など，諸過程と気候システムとの相互作用を 入れられ，硫酸（SOx+DMS）、黒色炭素（BC）、有機 表現する地球システムモデルを構築することが求め 炭素（OC），海塩（2 ビン），鉱物ダスト（6 ビン）を扱っ られている． ている．陸面過程では，積雪の多層化など精緻化さ 気象研究所において新しい全球大気海洋結合モ れた SiB が用いられている．簡単な陸域生態系の炭 デル cgcm3 を開発した．このモデルは化学輸送モデ 素循環過程（小畑他 2003）を導入し，大気中 CO2 濃 ル（CTM）などを結合する地球システムモデルのプラ 度の３次元分布も表現できる．その他，積雲対流，海 ットホームとなることを目指した．この cgcm3 の概要と 氷面過程など多くの改良が加えられている． それを用いた地球システムモデルによる予備実験の 海洋モデル：気象研究所共用海洋モデル（MRI.COM; 結果を紹介する． 石川 他 2005）である．CGCM2で用いられた海洋モ モ デル の概 要 デルとは主に次のような違いがある．極を移動した球 カ ッ プ ラー ： cgcm3 は、独立して開発されているオ 座標格子，一般直交曲線座標格子（Joukowski変換 ゾン CTM（MRI-CTM; Shibata et al. 2005），エーロゾ 格子，Tripolar格子など）に対応できる．自由表面モ ル CTM（MASINGAR; Tanaka et al. 2003）などと柔 デルとなり，淡水流入による海面水位の変化が表現 軟に結合できるよう，気象研究所で開発したシンプ できる．海氷モデルにはHunke and Dukowicz (1997) ルな汎用カップラーScup（Yoshimura 2006）を使用し に基づくレオロジーが導入され海氷の漂流速度が計 ている．これにより異なる解像度・格子配置及び時間 算される．混合層スキームはMellor-Yamada，KPP， 間隔での結合が可能であり，また各コンポーネントモ Nohから選択可能である．また，簡単な海洋生物化 デルを別プロセスで並列に実行させることが可能で 学過程（Obata and Kitamura 2003）が組み込まれて ある．水平格子間の内挿には SCRIP（Jones 1998）を いる． 元にして開発したツールで変換テーブルを作成する 予備 実験 結 果 ことにより，保存性を保証しながら柔軟にかつ容易に 大 気 T42L46 （ top=0.01hPa ） ， 海 洋 Joukowski 格子を変更できる．現在、大気海洋間は Scup を使わ 1°×0.5°の cgcm3 にオゾン CTM 及びエーロゾル ず直接結合させているが，Scup と同様の水平内挿の CTM，炭素循環などを組み込んだ地球システムモデ 仕組みを使用し，任意の解像度・格子配置の組み合 ルで予備実験を行った．フラックス補正なしで放射収 わせが可能である． 支分布，降水量，海面水温，海氷分布，ENSO など， 大 気 モ デ ル ： 気象庁/気象研究所・統一大気モデル ほぼ満足できる気候再現性を示す．今後，解像度を （gsmuv; 気象庁 2004, 2005; Mizuta et al. 2006）の 上げて調整を行い，歴史実験で２０世紀気候再現性 最新版である．CGCM2（Yukimoto et al. 2006）で用 を見る予定である． いられた大気モデルから次のような大きな変更があ る．移流スキームにセミラグランジュ法が導入され， * 気象庁気候変動予測研究費：温暖化による日本付近の 詳細な気候変化予測に関する研究
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