地球システムモデリングによる急激な気候変動と氷期サイクルとの相互作用の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25241005
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 彩子 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (30272537)
• 研究分担者: R・G Greve 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (90374644) ; 川村 賢二 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (90431478)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 氷床 / 氷期間氷期サイクル / 気候変化 / 急激な気候変化 / 大気大循環 / 海洋大循環 / 大気海洋大循環モデル / 氷床モデル

研究実績の概要

本研究は、異なる階層間のモデル群を高度化しながら、氷期サイクル変動に関わる大気－海洋－氷床－粘弾性地球の変動とそれらの相互作用を扱った。(1)氷床モデルによる１０万年周期氷期サイクルの再現が過去６０万年で再現されることを確認し、そのメカニズムを感度実験等で示した。その一部の４０万年に関して、ネイチャー誌に受理された。さらに、これまで開発してきたモデルに、氷期サイクル開始初期の条件を入力し、氷期サイクルの周期性の変化してきたメカニズムの提示を行う実験を行った。(2)大気海洋結合モデルによる氷期と間氷期間の異なる時代の気候再現実験、とくに、深層海洋循環の再現を解析、様々な感度実験の解析も行った。さらに、(3) 北米氷床の大きさや範囲の違いが、北大西洋深層循環の強弱にどのような影響を与えるかを大気大循環モデルとオフライン海洋大循環モデルの感度実感の組み合わせで示した。(4) 氷期と間氷期間の異なる時代の大気海洋大循環の状態に対して、淡水流入実験を実行解析した。一方、(5)それらの大気海洋結合モデルの結果を北半球氷床モデルの入力に導入し、深層海洋循環の変化と急激な気候変動が氷期サイクルの氷床変化に及ぼす影響を調べた。また、南極に関して、(6)氷床・棚氷・海洋大循環モデルを用いて、西南極氷床を氷期サイクルの数値実験に組み込む体制を整備した。南大洋を詳しくした海洋大循環モデルにおいて、（a）棚氷の形や広さの変化と、(b)南大洋の温度や成層状態など氷期間氷期間の海洋状態の変化とが、海洋による融解凍結にどれほど影響を与えるかを調べた。また、氷床モデルにocean meltの効果を経験的にいれる方法を検討し始めた。(7)氷床の加重による地球変形を扱う地球粘弾性モデルと氷床・気候モデルを結合し、海水準データの解釈、モデルとデータの整合性や要因分析を進める準備を行った。

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

氷期サイクルのメカニズム、とくに世界的にも謎だった１０万年周期のメカニズムについてネイチャー誌に出版した。その成果は出版翌日ネイチャー誌とサイエンス誌の２誌に注目度の高い論文として取り上げられた。これをステップにして、さらに北半球の氷床や気候応答特性の空間分布理解や、急激な気候変動についての研究が大いに発展できていると考えている。また、深層海洋循環の再現の解析に関して、東大のMIROCモデルおよび、世界の多数のマルチモデルによる解析に基づいた論文を現在執筆中でまもなく投稿する予定である。また、氷期と間氷期間の異なる時代の大気海洋大循環のそれぞれの状態に対して、淡水流入の海洋循環や気候への影響に関する論文を順調に準備している。一方南極氷床については海洋との相互作用についての数値実験の実行と解析が進み、順調に研究が進められている。氷床の加重による地球変形を扱う地球粘弾性モデルと氷床・気候モデルの結合も順調に進んだ。

今後の研究の推進方策

次の７つの項目を主に進める。(1)氷期氷床の不確実性と最新の知見に関する論文をまとめ投稿する。 (2)大気海洋結合モデルによる氷期と間氷期間の深層海洋循環と気候の解析、その変化のメカニズムを調べるための様々な感度実験の解析、について論文をまとめ投稿を行う。さらに、(3) 大気大循環モデルとオフライン海洋大循環モデルの感度実感の組み合わせにより北米氷床の大きさや範囲の違いが、北大西洋深層循環の強弱にどのような影響を与えるかについて論文投稿する。(4) 引き続き氷期と間氷期間の異なる時代の大気海洋大循環のそれぞれの状態に対して、淡水流入実験を実行解析し、氷期サイクルの海洋循環や気候への影響を調べて論文を投稿する。(5)深層海洋循環の変化と急激な気候変動が氷期サイクルの氷床変化に及ぼす影響とその氷床による融け水が海洋と気候に与える影響を調べ、氷期中の急激な気候変化の発現メカニズムに関して論文執筆する。また、南極に関して、(6)氷床・棚氷・海洋大循環モデルを用いて、西南極氷床を氷期サイクルの数値実験に組み込む作業を完成させる。南大洋を詳しくした海洋大循環領域モデルに関して、氷床モデルにocean meltの効果を経験的にいれる方法を論文にまとめる。(7)氷床の加重による地球変形を扱う地球粘弾性モデルと氷床・気候モデルを結合し氷期サイクルを検討した結果に関してまとめて論文執筆する。

研究成果

• [雑誌論文] Representing variability in subgrid snow cover and snow depth in a global land model: Offline validation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nitta T, Yoshimura K, Takata K, O’ishi R, Sueyoshi T, Kanae S, Oki T, Abe-Ouchi A, Liston GE
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 27 ページ: 3318-3330
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00310.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relative contribution of feedback processes to Arctic amplification of temperature change in MIROC GCM. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimori M, Watanabe M, Abe-Ouchi A, Shiogama H, Ogura T
  • 雑誌名: Climate Dynamics 巻: 42 ページ: 1613-1630
  • DOI: 10.1007/s00382-013-1875-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluating the dominant components of warming in Pliocene climate simulations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hill DJ, Haywood AM, Lunt DJ, Hunter SJ, Bragg FJ, Contoux C, Stepanek C, Sohl L, Rosenbloom NA, Chan WL, Kamae Y, Zhang Z, Abe-Ouchi A, Chandler MA, Jost A, Lohmann G, Otto-Bliesner BL, Ramstein G, Ueda H
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 10 ページ: 79-90
  • DOI: 10.5194/cp-10-79-2014.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling Obliquity and CO2 Effects on Southern Hemisphere Climate during the Past 408 ka*. (2014)
  • 著者名/発表者名: Timmermann A, Friedrich T, Timm OE, Chikamoto MO, Abe-Ouchi A, Ganopolski A
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 27 ページ: 1863-1875
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00311.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Robust Seasonality of Arctic Warming Processes in Two Different Versions of the MIROC GCM. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimori M, Abe-Ouchi A, Watanabe M, Oka A, Ogura T
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 27 ページ: 6358-6375
  • DOI: 10.1175/jcli-d-14-00086.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ocean oxygen depletion due to decomposition of submarine methane hydrate. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto A, Yamanaka Y, Oka A, Abe-Ouchi A
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 ページ: 5075-5083
  • DOI: 10.1002/2014gl060483
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deglacial ice sheet meltdown: orbital pacemaking and CO2 effects. (2014)
  • 著者名/発表者名: Heinemann M, Timmermann A, Elison Timm O, Saito F, Abe-Ouchi A
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 10 ページ: 1567-1579
  • DOI: 10.5194/cp-10-1567-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simulating the Antarctic ice sheet in the Late-Pliocene warm period: PLISMIP-ANT, an ice-sheet model intercomparison project. (2014)
  • 著者名/発表者名: de Boer B, Dolan AM, Bernales J, Gasson E, Goelzer H, Golledge NR, Sutter J, Huybrechts P, Lohmann G, Rogozhina I, Abe-Ouchi A, Saito F, van de Wal RSW
  • 雑誌名: The Cryosphere Discuss. 巻: 8 ページ: 5539-5588
  • DOI: 10.5194/tcd-8-5539-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large-scale features of Pliocene climate: results from the Pliocene Model Intercomparison Project. (2013)
  • 著者名/発表者名: Haywood AM, Hill DJ, Dolan AM, Otto-Bliesner BL, Bragg F, Chan WL, Chandler MA, Contoux C, Dowsett HJ, Jost A, Kamae Y, Lohmann G, Lunt DJ, Abe-Ouchi A, Pickering SJ, Ramstein G, Rosenbloom NA, Salzmann U, Sohl L, Stepanek C, Ueda H, Yan Q, Zhang Z
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 191-209
  • DOI: 10.5194/cp-9-191-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of mineral-dust aerosols in polar temperature amplification. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lambert F, Kug JS, Park RJ, Mahowald N, Winckler G, Abe-Ouchi A, O’ishi R, Takemura T, Lee JH
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: 3 ページ: 487-491
  • DOI: 10.1038/nclimate1785.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Historical and idealized climate model experiments: an intercomparison of Earth system models of intermediate complexity (2013)
  • 著者名/発表者名: Eby, M., Weaver, A. J., Alexander, K., Zickfeld, K., Abe-Ouchi, A., Cimatoribus, A. A., Crespin, E., Drijfhout, S. S., Edwards, N. R., Eliseev, A. V., Feulner, G., Fichefet, T., Forest, C. E., Goosse, H., Holden, P. B., Joos, F., Kawamiya, M., Kicklighter, D., Kienert, H., Matsumoto, K., Mokhov, I. I., et al.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 1111-1140
  • DOI: 10.5194/cp-9-1111-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mid-pliocene Atlantic Meridional Overturning Circulation not unlike modern (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Z.-S., Nisancioglu, K. H., Chandler, M. A., Haywood, A. M., Otto-Bliesner, B. L., Ramstein, G., Stepanek, C., Abe-Ouchi, A., Chan, W.-L., Bragg, F. J., Contoux, C., Dolan, A. M., Hill, D. J., Jost, A., Kamae, Y., Lohmann, G., Lunt, D. J., Rosenbloom, N. A., Sohl, L. E., and Ueda, H.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 1495-1504
  • DOI: 10.5194/cp-9-1495-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A multi-model assessment of last interglacial temperatures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lunt DJ, Abe-Ouchi A, Bakker P, Berger A, Braconnot P, Charbit S, Fischer N, Herold N, Jungclaus JH, Khon VC, Krebs-Kanzow U, Langebroek PM, Lohmann G, Nisancioglu KH, Otto-Bliesner BL, Park W, Pfeiffer M, Phipps SJ, Prange M, Rachmayani R, et al.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 699-717
  • DOI: 10.5194/cp-9-699-2013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Climatic impacts of fresh water hosing under Last Glacial Maximum conditions: a multi-model study. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kageyama M, Merkel U, Otto-Bliesner B, Prange M, Abe-Ouchi A, Lohmann G, Ohgaito R, Roche DM, Singarayer J, Swingedouw D, Zhang X
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 935-953
  • DOI: 10.5194/cp-9-935-2013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skill and reliability of climate model ensembles at the Last Glacial Maximum and mid-Holocene (2013)
  • 著者名/発表者名: Hargreaves JC, Annan JD, Ohgaito R, Paul A, Abe-Ouchi, A
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 811-823
  • DOI: 10.5194/cp-9-811-2013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into spatial sensitivities of ice mass response to environmental change from the SeaRISE ice sheet modeling project I: Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nowicki S, Bindschadler RA, Abe-Ouchi A, Aschwanden A, Bueler E, Choi H, Fastook J, Granzow G, Greve R, Gutowski G, Herzfeld U, Jackson C, Johnson J, Khroulev C, Larour E, Levermann A, Lipscomb WH, Martin MA, Morlighem M, Parizek BR, Pollard D, et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 118, 2 ページ: 1002-1024
  • DOI: 10.1002/jgrf.20081.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into spatial sensitivities of ice mass response to environmental change from the SeaRISE ice sheet modeling project II: Greenland. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nowicki S, Bindschadler RA, Abe-Ouchi A, Aschwanden A, Bueler E, Choi H, Fastook J, Granzow G, Greve R, Gutowski G, Herzfeld U, Jackson C, Johnson J, Khroulev C, Larour E, Levermann A, Lipscomb WH, Martin MA, Morlighem M, Parizek BR, Pollard D, et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 118, 2 ページ: 1025-1044
  • DOI: 10.1002/jgrf.20076.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Set-up of the PMIP3 paleoclimate experiments conducted using an Earth system model, MIROC-ESM (2013)
  • 著者名/発表者名: Sueyoshi, T. , R. Ohgaito, A. Yamamoto, M. O. Chikamoto, T. Hajima, H. Okajima, M. Yoshimori, M. Abe, R. O'ishi, F. Saito, S. Watanabe, M. Kawamiya, and A. Abe-Ouchi
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 6, 3 ページ: 819-836
  • DOI: 10.5194/gmd-6-819-2013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of dynamic vegetation on climate change and terrestrial carbon storage in the Last Glacial Maximum (2013)
  • 著者名/発表者名: O’ ishi and Abe-Ouchi, A.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 1571-1587
  • DOI: 10.5194/cp-9-1571-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ice-sheet model sensitivities to environmental forcing and their use in projecting future sea level (the SeaRISE project) (2013)
  • 著者名/発表者名: Bindschadler RA, Nowicki S, Abe-Ouchi A, Aschwanden A, Choi H, Fastook J, Granzow G, Greve R, Gutowski G, Herzfeld U, Jackson C, Johnson J, Khroulev C, Levermann A, Lipscomb WH, Martin MA, Morlighem M, Parizek BR, Pollard D, Price SF, Ren D, Saito F, Sato T, Seddik H, Seroussi H, Takahashi K, Walker R, Wang WL
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 59 ページ: 195-224
  • DOI: 10.3189/2013JoG12J125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Can an Earth System Model simulate better climate change at mid-Holocene than an AOGCM? A comparison study of MIROC-ESM and MIROC3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohgaito, R., T. Sueyoshi, A. Abe-Ouchi, T. Hajima, S. Watanabe, H.- J. Kim, A. Yamamoto, and M. Kawamiya
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 1519-1542
  • DOI: 10.5194/cp-9-1519-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insolation driven 100,000-year glacial cycles and hysteresis of ice sheet volume. (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe-Ouchi, A., F. Saito, K. Kawamura, M. Raymo, J. Okuno, K. Takahashi and H. Blatter
  • 雑誌名: Nature 巻: 500 ページ: 190-193
  • DOI: 10.1038/nature12374.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mid-Pliocene East Asian monsoon climate simulated in the PlioMIP (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, R., Yan, Q., Zhang, Z. S., Jiang, D., Otto-Bliesner, B. L., Haywood, A. M., Hill, D. J., Dolan, A. M., Stepanek, C., Lohmann, G., Contoux, C., Bragg, F., Chan, W.-L., Chandler, M. A., Jost, A., Kamae, Y., Abe-Ouchi, A., Ramstein, G., Rosenbloom, N. A., Sohl, L., and Ueda, H.
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 9 ページ: 2085-2099
  • DOI: 10.5194/cp-9-2085-2013.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Challenges in quantifying Pliocene terrestrial warming revealed by data–model discord. (2013)
  • 著者名/発表者名: Salzmann, U., Dolan, A.M., Haywood, A M., Chan W.-L., Voss, J., Hill, D.J., Abe-Ouchi, A., Otto-Bliesner, B., Bragg, F.., Chandler, M. A., Contoux, C., Dowsett, H.J., Jost, A., Kamae, Y., Lohmann, Lunt, D. J., Pickering, S.J., Pound M.J., Ramstein, G., Rosenbloom, N.A., Sohl, L., Stepanek, C., Ueda, H, Zhang, Z.
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: 3 ページ: 969-974
  • DOI: 10.1038/nclimate2008.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Information from Paleoclimate Archives. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masson-Delmotte V, Schulz M, Abe-Ouchi A, Beer J, Ganopolski A, Rouco JFG, Jansen E, Lambeck K, Luterbacher J, Naish T, Osborn T, Otto-Bliesner B, Quinn T, Ramesh R, Rojas M, Shao X, Timmermann A
  • 雑誌名: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change 巻: 5 ページ: 383-464
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Insolation-driven 100 kyr glacial cycles and millennial climate change (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe-Ouchi A, Saito F, Kawamura K, Raymo M E, Okuno J, Takahashi K, Blatter H
  • 学会等名: AGU Fall meeting2013
  • 発表場所: アメリカ・San Fransisco, Moscone Center
  • 年月日: 2013-12-09 – 2013-12-13
• [学会発表] Southern Ocean as a key for understanding modelling uncertainties in simulating the Glacial AMOC (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe-Ouchi, A.
  • 学会等名: PMIP Ocean Workshop 2013
  • 発表場所: アメリカ・Oregon,Corvallis
  • 年月日: 2013-12-04 – 2013-12-06
• [学会発表] 氷床流動モデルIcIESの開発と南極・グリーンランド氷床の再現実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤冬樹，阿部彩子，小長谷貴志，高橋邦生
  • 学会等名: 雪氷研究大会2013
  • 発表場所: 北海道・北見工業大学
  • 年月日: 2013-09-17 – 2013-09-21
• [学会発表] 10万年周期の氷期間氷期サイクルと氷床－気候系の多重性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部彩子・齋藤冬樹・川村賢二・M. Raymo・奥野淳一・高橋邦夫・H. Blatter
  • 学会等名: 日本第四紀学会2013年大会
  • 発表場所: 青森・弘前大学教育学部
  • 年月日: 2013-08-22 – 2013-08-24
• [学会発表] 南極ドームふじ氷床コアにより正確に年代付けされた過去70万年間の気候記録 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二・青木周司・中澤高清・鈴木香寿恵・阿部彩子
  • 学会等名: 日本第四紀学会2013年大会
  • 発表場所: 青森・弘前大学教育学部
  • 年月日: 2013-08-22 – 2013-08-24
• [学会発表] Ice sheet mass balance and the timing of 100,000-year glacial cycles (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayako Abe-Ouchi, Fuyuki Saito, Kenji Kawamura, Maureen Raymo, Heinz Blatter, Kunio Takahashi
  • 学会等名: Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly 2013
  • 発表場所: スイス・ダボス, Congress Centre Davos
  • 年月日: 2013-07-08 – 2013-07-12
• [学会発表] 旧人と新人の交替劇と気候変動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部彩子
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会2013
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
  • 年月日: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [備考] 阿部彩子 研究室
  • URL: http://ccsr.aori.u-tokyo.ac.jp/~abeouchi/