2017 Fiscal Year Annual Research Report
Integrative modeling of the Antarctic Ice Sheet, ocean, and climate
| Project Area | Giant reservoirs of heat/water/material : Global environmental changes driven by the Southern Ocean and the Antarctic Ice Sheet |
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| Project/Area Number |
17H06323
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 彩子 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (30272537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉森 正和 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (20466874)
齋藤 冬樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 統合的気候変動予測研究分野, 技術研究員 (60396942)
岡 顕 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70396943)
Greve Ralf 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (90374644)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | Climate modelling / atmosphere-ocean model / Ice sheet modelling / paleoclimate modelling / Future projection |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)南極３次元氷床・棚氷モデルに氷流力学過程、接地線過程を導入し、氷床形状や氷床流動の観測データでモデルを検証し、境界条件の精緻化を検討した。氷床変動再現実験や基礎的動作特性実験を進めた。(2) 高解像度海洋大循環モデル用いて棚氷底面融解の海洋温度や密度や海氷への依存性を調べた。南極氷床―海洋相互作用を検討し、棚氷底面融解の定式化を試みた。(3)南大洋の気候における役割について、大気海洋大循環モデルを用いた氷期-間氷期再現実験を実施して分析した。最終氷期最盛期における海洋の炭素循環シミュレーションを実施し、氷期の大気CO2低下を説明する上で南大洋の成層化、およびそれによる炭酸塩補償過程の増幅が重要であることが分かった。(4)最終間氷期及び退氷期、過去13万年や、350万年前（鮮新世）の数値実験（大気海洋結合モデル）の実行準備、開始した。最終間氷期と現在の間氷期の南極域の温度の違いが、退氷期中の深層海洋循環の大変動の有無に起因し、現在が南極氷床融解閾値Tipping pointの一歩手前で止まっていることが予想される重要な結果を得た。(5)長期気候-氷床結合実験に必要となる軌道要素や温室効果ガス濃度、氷床地形を変更した定常応答実験を設計、実験開始した。(6) 古気候および将来予測において南極氷床の融解水の影響を調べる淡水流入実験を実施した。(8)最近の南極域の気候および海氷変化解析のため、 3つの大気再解析データを用いて、1979年以降の北極域と南極域のエネルギー収支に関する特徴づけと海氷変化との関連付けを調べ、南大洋の海氷変化にともなう大気海洋間のエネルギーフラックスについては、夏の海氷増加によるアルベドフィードバック、冬の顕熱・潜熱フラックスの減少など、北極域と（逆符号であるが）定性的に整合する結果が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの進捗状況
概ね順調である。特に、南極氷床融解の閾値Tipping pointについての結果は予想以上に重要な結果がでた。(1)南極３次元氷床・棚氷モデルに氷流力学過程、接地線過程を導入し、氷床形状や氷床流動の観測データでモデルを検証し、境界条件の精緻化を検討した。氷床変動再現実験や基礎的動作特性実験を進めた。(2) 高解像度海洋大循環モデル用いて棚氷底面融解の海洋温度や密度や海氷への依存性を調べた。南極氷床―海洋相互作用を検討し、棚氷底面融解の定式化を試みた。(3)南大洋の気候における役割について、大気海洋大循環モデルを用いた氷期-間氷期再現実験を実施して分析した。最終氷期最盛期における海洋の炭素循環シミュレーションを実施し、氷期の大気CO2低下を説明する上で南大洋の成層化、およびそれによる炭酸塩補償過程の増幅が重要であることが分かった。(4)最終間氷期及び退氷期、過去13万年や、350万年前（鮮新世）の数値実験（大気海洋結合モデル）の実行準備、開始した。最終間氷期と現在の間氷期の南極域の温度の違いが、退氷期中の深層海洋循環の大変動の有無に起因し、現在が南極氷床融解閾値Tipping pointの一歩手前で止まっていることが予想される重要な結果を得た。(5)長期気候-氷床結合実験に必要となる軌道要素や温室効果ガス濃度、氷床地形を変更した定常応答実験を設計、実験開始した。(6) 古気候および将来予測において南極氷床の融解水の影響を調べる淡水流入実験を実施した。(8)最近の南極域の気候および海氷変化解析のため、 3つの大気再解析データを用いて、1979年以降の北極域と南極域のエネルギー収支に関する特徴づけと海氷変化との関連付けを調べ、南大洋の海氷変化にともなう大気海洋間のエネルギーフラックスを解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
◆南極氷床モデリング：気候と氷床将来予測実験ISMIP6の実行に向けた準備を行う。棚氷底面融解を外力とする氷床の定常・非定常実験を実施。・気候モデルによる温暖化実験結果を入力に用いた実験や、長時間スケールの氷床変動再現実験を実施。・南極変動に関わる古気候氷床実験を実施。モデルの不確定性の評価を行う。スーパー間氷期（最終間氷期）についての氷床モデル実験を準備する。◆南極氷床の質量収支解析：・MIROCの降水量や気温や大気循環に関するデータによるモデル検証を行い、20世紀再現バイアスなどとの関係を調べる。このバイアスの影響を分析し、古気候および将来予測実験を準備する.◆南大洋モデリング：・氷期の数値実験に基づいて物理環境など各要素の再現性についての検討を進める。・底層水班と連携した南大洋における底層水形成や海氷分布などの検討を行う。生態系班と連携した南大洋での生物ポンプ過程の検討。氷床・気候班と連携した氷床コアによるCO2濃度データとモデル結果との直接の比較、氷期CO2低下の理解に向けた研究を進める。過去及び将来における海洋酸性化に関する数値実験を実施する。氷期のCO2のモデリングについて論文執筆を進める一方、氷期から退氷期の実験の準備を進める。◆長期気候-氷床モデリング：過去数百万年の気候と氷床の変化に関して大気海洋結合モデルMIROCの結果と南極氷床モデルを組み合わせた長期気候-氷床モデル実験を準備し、固体地球班との連携による古気候データとの比較検討によって、南極氷床と気候の変動メカニズムを調べる。
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