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気候感度の物理パラメータ不確実性のメカニズム解明と制約(平成 24年度)
Understanding and constrains of physics parameter uncertainty in climate sensitivity

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1113CD004
開始/終了年度
2011~2013年
キーワード(日本語)
気候モデル
キーワード(英語)
不確実性

研究概要

CO2濃度が産業革命前の2倍になった場合の全球平均地上気温上昇量を示す気候感度の予測には、大気海洋結合モデル(AOGCM)間で大きな不確実性がある。ここでは日本で開発してきた最先端のAOGCMであるMIROC5を用いて、複数の物理スキームのパラメータ値を観測の範囲内で走査する大規模なアンサンブル実験を行い、気候感度の物理パラメータ不確実性の定量化と、そのメカニズムの解明を目指す。さらに観測データとの比較により、現実的な気候場を再現しえるパラメータ値の範囲を拘束条件として、気候感度の不確実性の制約を行う。くわえて、国外の研究機関との間で物理アンサンブル実験のモデル間相互比較研究を行う。これにより、地球温暖化に対する適応策、緩和策の基礎情報となる気候感度の不確実性の要因解明・制約に貢献する。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

(2011年度)
大気海洋結合モデルをもちいて効率的かつドリフトを避けて物理アンサンブルを行うために、まず大気モデルによる実験を行い、必要な情報を得る。その情報を用いて実験デザインを決定し、100組以上のアンサンブル気候感度実験を行う。

(2012年度)
実験結果を分析することで、気候感度の不確実性に大きな影響をもたらす主要パラメータを特定し、そのパラメータが気候感度に影響するメカニズムを明らかにする。さらに各実験のモデル気候場を観測データと比較することにより、現実的な気候場を再現できるパラメータ値の範囲を調べ、それを拘束条件として気候感度の不確実性を制約する。

(2013年度)
国際連携によるモデル相互比較研究によって、モデル間で共通する性質と、異なる特徴を明らかにする。

今年度の研究概要

大気海洋結合モデルを用い、気候感度の不確実性を調べる大規模なアンサンブル実験を行う。このアンサンブル実験の出力データを用いて、以下のような解析を行う。
(i) パラメータ不確実性による気候感度のばらつきの確率分布を調べる。ここでは、各実験による気候感度の推定値は同程度に信頼できると仮定して確率分布(重み無し確率分布)を求める。
(ii) 気候感度のばらつきの主要因となるパラメータまたはパラメータ間相互作用を統計解析により特定する。
(iii) (ii)で特定した主要因パラメータに対する摂動が、CO2実験とCTL実験でのさまざまな気候場(雲水量、雲氷量、水蒸気量、海氷量、境界層の厚さなど)にどのように影響を与えているかを明らかにする。さらに、その気候場の変化が、どのように気候感度の違いをもたらすか、物理メカニズムを解明する。
(iv) (iii)の解析で明らかになった気候感度の不確実性にとって重要な気候場に関して、可能な場合は観測データと比較を行い、パラメータの値がどの範囲内なら現実的な気候を再現できるかを判断する。また比較すべき観測データが存在しない場合は、今後どのような観測が行われれば、気候感度のパラメータ不確実性を効果的に制約できるかを提案する。

さらに本物理アンサンブル実験の出力データを、マルチ大気海洋結合モデル実験のデータと比較することで、気候感度の物理パラメータ不確実性と構造不確実性に関する理解を深める。

外部との連携

東京大学大気海洋研究所との共同研究

関連する研究課題

課題代表者

塩竈 秀夫

  • 地球環境研究センター
    気候モデリング・解析研究室
  • 主任研究員
  • 理学博士
  • 地学,理学
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担当者