このテーマは海洋研究開発機構が担当し、グローバルに影響を及ぼす主要3種GHG (CO₂, CH₄, N₂O)に注目します。各種モデルを活用した分析により、GHGの変動メカニズムを理解しながら、精緻な排出・吸収量推定と予測モデルの精度向上につなげます。サブテーマ(1)では、地球の気候や物質循環（GHGなどの排出・吸収から輸送、気候へのフィードバックまで）をシミュレートする「地球システムモデル」を用いて、陸や海とのガス交換を含めてGHG循環の長期的な変動を分析します。サブテーマ(2)では大気輸送モデルを使用しつつ、グローバルな観測情報も交えながら大気中GHGの輸送や化学反応をシミュレートし、地表でのGHG排出・吸収をグローバルに推定します。ここで使用する地球システムモデル（MIROC-ESM）は、IPCC報告書に掲載されている将来の気候変動予測にも貢献しており、2つのサブテーマ間連携は、本予測モデルの精度を高めることにもつながります。