階層的気候モデリングによる氷期交代メカニズムの研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16340136
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 彩子 The University of Tokyo, 気候システム研究センター, 准教授 (30272537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 羽角 博康 東京大学, 気候システム研究センター, 准教授 (40311641) ; 斎藤 冬樹 東京大学, 地球環境フロンテイア研究センター地球温暖化予測研究プログラム, 研究員 (60396942) ; 横山 祐典 東京大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (10359648) ; 山中 康裕 北海道大学, 大学院・地球環境研究科, 准教授 (40242177) ; 谷本 陽一 北海道大学, 大学院・地球環境研究科, 准教授 (00291568)
• Keywords: 氷期サイクル / 古気候モデル / 第四期 / 大気海洋結合モデル / 氷床モデル

Research Abstract

約300万年前以来氷床の発生(氷期)と消滅(間氷期)が交代する気候変動は、数多くの研究から地球の軌道要素が究極的要因になっているもののその応答には気候システム内部の非線形性が強く働いたと示唆されている。氷期間氷期の異なる気候状態やその時間変化が生じるには、氷床、大気、海洋、炭素循環など、さまざまな地球環境プロセスが相互に働いたことが考えられるので、さまざまなプロセスを取り込んだモデルを構築して、数値実験することが要因の解明に役立つと考えられるが計算資源の制約等で系統的な再現実験、感度実験の例は少なかった。
ここでは異なる階層の3つの気候システムモデルを構築し、軌道要素に対して気候システムモデルがどのように応答するか、どのような条件が整うと現実の氷期間氷期サイクルのような気候の大きな変化がおこるのか、氷期発生や消滅にどのような偶然性や必然性があるのかなどを、数値実験によってある程度整理した。最終年度は階層(1):過去65万年間の気候/氷床変動に実験を延長し、氷床と気候の長時間変化を扱うモデルを用い氷期サイクルが10万年周期で交代することや最終氷期などには最大海面水準にして約140メートル低下するなどの振幅を再現、その周期性や振幅の現れるメカニズムを詳しく調べた。階層(2):大気大循環と氷床の相互作用に重点をおいたモデルでは、この2つの作用を非同期周期および同期で結合する方法を開発できた。階層(3):海洋-大気大循環と炭素循環プロセスに重点をおいたモデルでは、大気海洋結合大循環モデル、炭素循環モデルによる約二万年前の最終氷期、間氷期、現在を実験、データや他モデルと比較した。世界だけでなく日本周辺の古海洋データをよく再現するシミュレーション結果が得られ、どのようなプロセスが働いたかを感度実験で明らかにした。
以上に関連して15編の論文を出版した。

Research Products

• [Journal Article] Towards understanding cloud response in atmospheric GCMs: the use of tendency diagnostics. (2008)
  • Author(s): Ogura, T., S. Emori, M. J. Webb, Y.Tsushima, T. Yokohata, A, Abe-Ouchi, M.Kimoto
  • Journal Title: J. Meteor. Soc. Japan 86(1) Pages: 69-79
• [Journal Article] On the definition of seasons in paleoclimate simulations with orbital forcing. (2008)
  • Author(s): Timm, O., Timmermann, A.A. Abe-Ouchi, F. Saito and T. Segawa
  • Journal Title: Paleoceanography (In press)
• [Journal Article] Global Scale Energy and Freshwater Balance in Glacial Climate: A Comparison of Three PMIP2 LGM Simulations (2008)
  • Author(s): Murakami, S., R. Ohgaito, A.Abe-Ouchi, M. Crucifix and B.L. Otto-Bliesner
  • Journal Title: Journal of Climate (In press)
• [Journal Article] Linking glacial and future climates through an ensemble of GCM simulations (2007)
  • Author(s): Hargreaves JC, Abe-Ouchi A, Annan JD
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3(1) Pages: 77-87
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The LGM surface climate and atmospheric circulation over East Asia and the North Pacific in the PMIP2 coupled model simulations (2007)
  • Author(s): Yanase W., A. Abe-Ouchi
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3 Pages: 439-451
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 古気候モテリング (2007)
  • Author(s): 阿部彩子、山中康博
  • Journal Title: 日本気象学会誌「天気」 12月号
• [Journal Article] Different transient climate responses of two versions of anatmosphere-ocean coupled general circulation model (2007)
  • Author(s): Yokohata, T, S. Emori, T. Nozawa, T. Ogura, N. Okada, T. Suzuki, Y. Tsushima, M. Kawamiya, A. Abe-Ouchi, H. Hasumi, A. Sumi and M. Kimoto
  • Journal Title: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 34(2)Art.No.L02707
• [Journal Article] The modern and glacial overturning circulation in the Atlantic Ocean in PMIP coupled model simulations (2007)
  • Author(s): Weber SL, Drijfhout SS, Abe-Ouchi A, Crucifix M, Eby M, Ganopolski A, Murakami S, Otto-Bliesner B, Peltier WR
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3(1) Pages: 51-64
• [Journal Article] Results of PMIP2 coupled simulations of the mid-Holocene and Last Glacial Maximum Part 1: experiments and large-scale features experiments and large (2007)
  • Author(s): Braconnot, P., Otto-Bliesner, B., Harrison S., Joussaume S, Peterch mitt, J.-Y., Abe-Ouchi, A., Crucifix, M., Dries schaert E., Fichefet, Th., Hewitt, C. D., Kageyama, M., Kitoh, A., Laine, A., Loutre, M-F., Marti, O., Merkel, U., Ramstein, G., Valdes, P., Weber, L., Yu, Y., Zhao, Y.
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3(1) Pages: 261-277
• [Journal Article] Results of PMIP2 coupled simulations of the mid-Holocene and Last Glacial Maximum Part 2: feedbacks with emphasis on the location of the ITCZ and mid-and high latitudes heat budget (2007)
  • Author(s): Braconnot, P., Otto-Bliesner, B., Harrison, S., Joussaume S, Peterchmitt, J.-Y., Abe-Ouchi, A., Crucifix, M. Driesschaert, E., Fichefet, Th. Hewitt, C. D., Kageyama, M. Kitoh, A., Laine, A., LoutreM.-F., Marti, O., Merkel, U., Ramstein, G., Valdes, P., Weber, L., Yu., Zhao, Y
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3(1) Pages: 279-296
• [Journal Article] The role of ocean thermodynamics and dynamics in Asian summer monsoon changes during the mid-Holocene (2007)
  • Author(s): Ohgaito, R. A. Abe-Ouchi
  • Journal Title: Climate Dynamics
• [Journal Article] Improvement in the numerical scheme to compute horizontal gradients at the ice-sheet margin and its effect on the simulated ice shee topography (2007)
  • Author(s): Saito, F. A. Abe-Ouchi, H. Blatter
  • Journal Title: Annals of Glaciology 46(in press)
• [Journal Article] Climatic Conditions for modelling the Northern Hemisphere ice sheets throughout the ice age cycle (2007)
  • Author(s): Abe-Ouchi, A., S. Segawa, F. Saito
  • Journal Title: CLIMATE OF THE PAST 3(1) Pages: 423-438
• [Journal Article] Last Glacial Maximum Ocean Thermohaline Circulation: PMIP2 Model Intercomparisons and Data Constraints (2007)
  • Author(s): Otto-Bliesener, BL, CD. Hewitt, TM Marchitto, E. Brady, A. Abe-Ouchi, M. Crucifix, S. Murakami and SL. Weber
  • Journal Title: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS (in press)
• [Journal Article] Compound effects of Antarctic sea ice on atmospheric pCO2 change during glacial-interglacial cycle. (2007)
  • Author(s): Kurahashi-Nakamura, T. A. Abe-Ouchi, Y. Yamanaka, K. Misumi
  • Journal Title: Geophysical Research Letters 34,L20708,doi;10.1029/2007 GL030898