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2019 年度 実績報告書

43-40万年前の退氷期における南半球高緯度での気候変動をもたらした要因の分析

研究課題

研究課題/領域番号 19J14488
研究機関東京大学

研究代表者

木野 佳音  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワード水同位体GCM / 古気候モデリング / 南極 / アイスコア
研究実績の概要

水安定同位体の分別過程が組み込まれた気候モデル MIROC5-iso (Okazaki and Yoshimura, 2017; 2019) を用い、産業革命前の気候場を再現する定常応答実験を行った。実験設定は、気候モデル相互比較プロジェクトに準拠した。得られた気候場における降水の酸素同位体比は、代表的な古環境復元(氷床コア、鍾乳石)やとよく一致することが確認できた。また、いくつかの課題も明らかとなった。現在、最終氷期最盛期 (約2.1万年前) の気候場を求める定常応答実験を行っている。実験設定は、気候モデル相互比較プロジェクトに準拠した。ただし、海洋境界条件はMIROC大気海洋結合モデルから得られた気候値を用いた。
MIROC5-isoを用いた現在気候再現実験 (JRA25気象場へデータ同化, Okazaki and Yoshimura, 2019) を2010年まで延長し、2で収集した通年観測データとそれぞれ対応する年についての比較を可能とした。
過去の事例解析によって、総観規模擾乱の活動が南極内陸の極端昇温・降水イベントにとって重要であることが知られており (Hirasawa et al., 2000ほか) 、重い水同位体をもたらすことが指摘されている (Fujita and Abe, 2006ほか)。今回の実験結果の解析により、MIROC5-isoにおいても、総観規模擾乱の活動に伴う極端昇温・降水イベントとともに、ドームふじ・ドームCの降水同位体比が重くなっていることが確認された。いくつかのイベントは特によく再現されていると見込まれる。現在、解析中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

MIROC5-isoの古気候実験への適用方法の検討に、想定していたより時間がかかった。具体的には、以下の課題が明らかとなった。
1.1.産業革命前の陸面境界条件をMIROC5-isoに適用した場合、氷床グリッドにおいて、地表面温度が高くなりすぎることで水蒸気の水同位体が異常に軽くなってしまった。このことは、気候モデルMIROC内で氷床がじゅうぶんな冷源となっていないことに起因し、特に北半球高緯度で問題となる。本研究の主眼は南半球にあることから、暫定的に現在の氷床分布を用いることとした。
1.2.西暦1870年を初期値とした場合でも、与えた境界条件とのギャップによって数値不安定が起きやすく、ときどき発散して計算が落ちてしまった。様々なタイムステップによる実験を試した結果、従来 (30分) の1/3-1/2程度 (10-15分) が、数値安定性と計算効率の両面からみて適当であると判断した。また、数値不安定は特に砂漠や氷床といった乾燥地帯で起きやすく、水同位体比が大気・陸面間で受け渡される過程で増幅し、数値発散する場合があることを確認した。一般に古気候実験では、現在気候から大きく異なった境界条件をモデルに与え、また数十年以上の積分によって定常応答を得る。よって、計算の安定性の確保は重要な課題となり、共同研究者らと協議中である。
一方、共同研究者との連携により、タイムステップを短くしてもなお、計算時間を50%以上短縮することができた。

今後の研究の推進方策

現在気候再現実験を観測と比較することで、MIROC5-isoの特に南半球高緯度における実力を評価する。並行して、最終氷期最盛期の気候場を求める実験を、引き続き行っていく。陸面境界条件、特に氷床分布の変化は全球の水循環に大きな影響を及ぼすため、慎重に扱う予定である。
その後は、産業革命前実験と最終氷期最盛期に対して、氷床コアから得られた約80万年の水同位体比をデータ同化する。得られた気候場について解析し、ミランコビッチ・フォーシングの役割について、Uemura et al. (2018) と比較、議論を行う。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [学会発表] 同位体 MIROC における南極降水表現の現状、及びモデル-アイスコア比較に向けて2020

    • 著者名/発表者名
      木野佳音, 岡崎淳史, Alexandre Cauquoin, 芳村圭
    • 学会等名
      若手研究者・学生を対象とした南大洋・南極研究集会 (国立極地研究所令和元年度公募研究集会)
  • [学会発表] 過去 150 万年の氷期サイクル気候と古い南極氷探索のためのモデリング研究2019

    • 著者名/発表者名
      阿部彩子, 小長谷貴志, 齋藤冬樹, 川村賢二, 津滝俊, 藤田秀二, 本山秀明, 渡辺泰士, Ralf Greve, シェリフ多田野サム, 木野佳音, Wing-Le Chan, 三ツ井孝仁
    • 学会等名
      雪氷研究大会
  • [学会発表] 地球の軌道要素変化による北半球高緯度陸上における気候変化の季節性と気候-植生フィードバックの役割2019

    • 著者名/発表者名
      木野佳音, 阿部彩子, 大石龍太, 齋藤冬樹, 大石龍太, 吉森正和
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 地軸の傾きと歳差・離心率、大気二酸化炭素濃度の変化がもたらす南半球高緯度における温暖化と気候フィードバックの違い,2019

    • 著者名/発表者名
      木野佳音, 阿部彩子, 大石龍太, 齋藤冬樹, 大石龍太, 吉森正和
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 軌道要素変化による南北両極の温度上昇の季節性と海陸によるプロセスの違い2019

    • 著者名/発表者名
      木野佳音, 阿部彩子, 齋藤冬樹, 大石龍太, 吉森正和
    • 学会等名
      日本気象学会 2019 年度春季大会
  • [学会発表] Variability in sea surface water temperatures and planktic foraminiferal paleoecology in the late Eocene with individual isotope analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Taku Oyama, Kazuyoshi Moriya, Toyoho Ishimura, Kanon Kino and Shiho Kaneko
    • 学会等名
      The 1st Asian Palaeontological Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of the Earth’s orbital parameters (obliquity, precession, and eccentricity) in the glacial-interglacial warmings2019

    • 著者名/発表者名
      Kanon Kino, Ayako Abe-Ouchi, Ryouta O'ishi Fuyuki Saito, Masakazu Yoshimori, and Yasuto Watanabe
    • 学会等名
      15th International RSM workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of seasonal climate-vegetation feedback in the northern high latitude climate changes driven by obliquity and precession-eccentricity forcing2019

    • 著者名/発表者名
      Kanon Kino, Ayako Abe-Ouchi, Ryouta O'ishi Fuyuki Saito and Masakazu Yoshimori
    • 学会等名
      The 2019 University Allied Workshop on Climate and Extreme Weather
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedback analyses of the seasonality of arctic climate changes driven by orbital parameter changes2019

    • 著者名/発表者名
      Kanon Kino, Ayako Abe-Ouchi, Ryouta O'ishi Fuyuki Saito and Masakazu Yoshimori
    • 学会等名
      20th Congress of the International Union for Quaternary Research (INQUA) 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Modelling the glacial cycles with 40 kyr cycle before MPT: Why and how different were the ice sheet and climate from the recent 100 kyr cycle world?2019

    • 著者名/発表者名
      Ayako Abe-Ouchi, Wing-Le Chan, Yasuto Watanabe, Sam Sherriff-Tadano, Takashi Obase, Kanon Kino, Fuyuki Saito, Kenji Kawamura and Takahito Mitsui
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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