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逆解析システムNISMON-CO2による長期全球CO2フラックスデータ

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逆解析システムNISMON-CO2により推定された全球のCO2フラックスデータ。地球表面におけるCO2フラックスの時空間変動が、大気CO2濃度観測データで拘束されている。解析フラックス(事後フラックス)は大気輸送モデルNICAM-TMと結合した4次元変分法による最適化計算によって得られたものである。季節変化のみならず長期変動も評価できるよう、長期の解析期間となっている。

概要

作成者
データ公開日
2020/11/27
データ提供期間
1990/01/01 - 2020/12/31
データ提供機関
国立研究開発法人 国立環境研究所
Email: cgerdb_admin(at)nies.go.jp
DOI
ファイル形式
データ容量
2.44 GB
バージョン
ver.2021.1 (最終更新日: 2021/12/24)
データセットの言語
英語
このデータを利用した論文
 
Mahalo Buttonについて

データセット

項目
地表面CO2フラックス
ドメイン
グローバル
時間分解能
1ヶ月
空間分解能
1.0 X 1.0 度(計算に使用したモデルの格子間隔:約223km)
計算方法
[ver.2021.1]
最適化計算はBFGSベースの準ニュートン法を用いた(Fujii, 2005; Niwa, Fujii et al., 2017)。NICAM-TMの計算は空間解像度glevel-5 (平均グリッド間隔は約223km)で行った。逆解析では初期推定値からの偏差について最適化を行っている。ここで、化石燃料起源の排出(GCP-GridFED: Jones et al. 2021)は固定し、残りのフラックスの要素を最適化の対象とした。GCP-GridFEDはバージョン2021.2を用いた。具体的には、GPP (総一次生産), RE (呼吸), 森林火災、LUC (土地利用変化)のフラックスに対する係数(月毎)を最適化し、一方で海洋については、長期の正味フラックスに対して適用された年毎の係数を最適化した。初期値として、GPP, RE, LUCのフラックスにはVISIT (Ito and Inatomi, 2012; Ito, 2019)、森林火災のフラックスにはGFEDv4.1s (van der Werf et al., 2017)を用いた。一方、海洋フラックスには気象庁のデータ (Iida et al., 2015, 2021)を用いた。逆解析のスピンアップ・スピンダウンの影響が入らないよう、解析対象期間の1年前から3ヶ月後までを含む期間について計算を行った。また、大気輸送モデルのグリッドではなく、1度x1度の緯度経度グリッド上でフラックスの最適化を行った。
キーワード
【GCMD_Platform】
Models/Analyses > Models
【GCMD_Science】
Atmosphere > Atmospheric Chemistry > Carbon and Hydrocarbon Compounds > Carbon dioxide
【自由記述】
温室効果ガス、二酸化炭素、大気輸送モデル、逆解析、データ同化
更新履歴
【2021/12/24】
バージョン2021.1を公開(ver.2021.1)
【2020/11/27】
バージョン2020.1を公開(ver.2020.1)

貢献者

モデル開発
石島 健太郎*1
*1 気象庁気象研究所
観測データ(ver.2021.1)
Ray Langenfelds*1, Paul Krummel*1, Zoe Loh*1, Doug Worthy*2, Martin Steinbacher*3, Juha Hatakka*4, Tuula Aalto*4, Luciana V. Gatti*5, 齊藤 和幸*6, Michel Ramonet*7, Marc Delmotte*7, Gilles Bentz, Morgan Lopez*8, Francois Gheusi*9, N. Mihalopoulos*10, Josep-Anton Morgui*11, Olivier Laurent*12, Britton Stephens*13, 向井 人史*14, 町田 敏暢*15, 笹川 基樹*15, 野村 渉平*15, 寺尾 有希夫*15, 中岡 慎一郎*15, 遠嶋 康徳*15, Cathrine Lund Myhre*16, Ove Hermanssen*16, Gordon Brailsford*17, Sylvia Nichol*17, Arlyn Andrews*18, Ed Dlugokencky*18, John Lee*19, Colm Sweeney*18, Kirk Thoning*18, Pieter Tans*18, Stephan De Wekker*20, Marc L. Fischer*21, Dan Jaffe*22, Kathryn McKain*18, Brian Viner*23, John B. Miller*18, Anna Karion*18, Charles Miller*24, Christopher D. Sloop*25, Peter Bakwin, Ralph Keeling*26, Shane Clark*26, Bill Paplawsky*26, Adam Cox*26, Stephen Walker*26, Eric Morgan*26, Eric Hintsa*18, 青木 周司*27, 森本 真司*27, 後藤 大輔*28, Kenneth Schuldt*18
*1 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Oceans & Atmosphere
*2 Environment and Climate Change Canada
*3 Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
*4 Finnish Meteorological Institute
*5 National Institute for Space Research (INPE), Center of Terrestrial System Science (CCST), Greenhouse Gas Laboratory (LaGEE)
*6 気象庁
*7 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - UMR8212 CEA-CNRS-UVSQ
*8 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Gif sur Yvette, France
*9 Observatoire Midi-Pyrenees
*10 Environmental and Chemical Processes Laboratory
*11 Institut de Ciencia i Tecnologia Ambientals, Universitat Autonoma de Barcelona
*12 ICOS Atmospheric Thematic Center
*13 National Center for Atmospheric Research
*14 国立研究開発法人 国立環境研究所 気候変動適応センター
*15 国立研究開発法人 国立環境研究所 地球システム領域
*16 Norwegian Institute for Air Research, Kjeller, Norway
*17 National Institute of Water & Atmospheric Research
*18 National Oceanic and Atmospheric Administration
*19 University of Maine
*20 University of Virginia
*21 Lawrence Berkeley National Laboratory
*22 University of Washington
*23 Atmospheric Technologies Group Savannah River National Laboratory
*24 NASA Jet Propulsion Laboratory
*25 Earth Networks
*26 Scripps Institution of Oceanography
*27 東北大学
*28 国立極地研究所
初期フラックスデータ
伊藤 昭彦*1, 飯田 洋介*2, Matthew W. Jones*3
*1 国立研究開発法人 国立環境研究所 地球システム領域
*2 気象庁
*3 Tyndall Centre for Climate Change Research, University of East Anglia

謝辞

謝辞
逆解析に用いた大気CO2濃度の観測データは、obspack_co2_1_GLOBALVIEWplus_v6.1_2021-03-01 (Schuldt, et al., doi: 10.25925/20201204), obspack_co2_1_NRT_v6.1.1_2021-05-17 (Schuldt, et al., doi:10.25925/20210517)に収納されているオーストラリア連邦科学産業研究機構(CSIRO)、カナダ環境・気候変動省(ECCC)、スイス連邦材料試験研究所(Empa)、フィンランド気象研究所(FMI)、ブラジルエネルギー原子力研究所(IPEN)、気象庁(JMA)、フランス気候環境科学研究所(LSCE), アメリカ大気研究センター(NCAR), 国立環境研究所(NIES)、ノルウェー大気研究所(NILU)、ニュージーランド国立大気水圏研究所(NIWA)、アメリカ海洋大気庁(NOAA)、スクリプス海洋研究所(SIO)、東北大学(TU)、国立極地研究所(NIPR)のデータを用いました。さらに、国立環境研究所(NIES)の観測データ(NIES GEDより公開)を用いました。なお、LSCEの観測データは"French monitoring network SNO-ICOS-France-Atmosphere"により得られたものです。また、ユングフラウヨッホにおけるEmpaの観測データは、"The Swiss National Air Pollution Monitoring Network and the Integrated Carbon Observation System (ICOS)"の一環として、 "The Swiss Federal Office for the Environment and ICOS Switzerland"より支援を受けています。本研究で用いた逆解析システムは(独)環境再生保全機構の環境研究総合推進費(JPMEERF21S20810)の支援を受けて開発されました。また、逆解析システムのベースとなっている大気モデルNICAMは東京大学、海洋研究開発機構、理化学研究所、国立環境研究所のグループによって開発されています。本プロダクト生成のためのモデルシミュレーションは国立環境研究所および気象研究所のスーパーコンピュータ(NEC SX-Aurora TSUBASA, FUJITSU PRIMERGY CX2550M5)を利用して行いました。

参考情報

補足資料
参考文献
Niwa, Y., H. Tomita, M. Satoh, R. Imasu, Y. Sawa, K. Tsuboi, H. Matsueda, T. Machida, M. Sasakawa, B. Belan, N. Saigusa (2017) A 4D-Var inversion system based on the icosahedral grid model (NICAM-TM 4D-Var v1.0) – Part 1: Offline forward and adjoint transport models, Geosci. Model Dev., 10, 1157–1174, doi:10.5194/gmd-10-1157-2017.
Niwa, Y., Y. Fujii, Y. Sawa, Y. Iida, A. Ito, M. Satoh, R. Imasu, K. Tsuboi, H. Matsueda, N. Saigusa (2017) A 4D-Var inversion system based on the icosahedral grid model (NICAM-TM 4D-Var v1.0) – Part 2: Optimization scheme and identical twin experiment of atmospheric CO2 inversion, Geosci. Model Dev., 10, 2201-2219, doi:10.5194/gmd-10-2201-2017.

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引用の書式
本データセットを引用する場合は、以下のように表記しなければならない。
丹羽 洋介(2020)、逆解析システムNISMON-CO2による長期全球CO2フラックスデータ、ver.xxxx.x*1、国立環境研究所 地球環境研究センター、doi:10.17595/20201127.001. (参照*2: YYYY/MM/DD)
*1 バージョン番号はファイル名に記載されている。
*2 参照年月日は、ファイルをダウンロードした日付を記載すること。
このデータセットにはGCP-GriFEDによる化石燃料起源排出データが含まれている。このデータを用いる場合には以下の参考文献を引用すること。
Jones, et al. (2021), Gridded fossil CO2 emissions and related O2 combustion consistent with national inventories 1959–2018, Sci Data 8, 2, https://doi.org/10.1038/s41597-020-00779-6 (description article)
Jones, et al. (2021), Gridded fossil CO2 emissions and related O2 combustion consistent with national inventories 1959-2020, https://zenodo.org/record/5565199 (v2021.2)
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