地球環境統合モデルによる地球環境統合モデルによる2020世紀再現実験に向けて世紀再現実験に向けて

国立環境研究所　野沢　徹国立環境研究所　野沢　徹

マルチウ＠ K-1での成果の概要既知の問題点と今後の課題

2020 世紀の気候再現実験の必要世紀の気候再現実験の必要性性

モデルの気候再現性を改善するためモデルの気候再現性を改善するため気候値だけでなく、気候変化に対しても確気候値だけでなく、気候変化に対しても確

認認モデル結果の信頼性を高めるためモデル結果の信頼性を高めるため

温暖化予測結果に対する信頼性向上を意識温暖化予測結果に対する信頼性向上を意識

様々な外部強制による影響を調べるため様々な外部強制による影響を調べるため外部強制の相対的な重要性を評価できる外部強制の相対的な重要性を評価できる観測された気候変化の機構解明に役立つ観測された気候変化の機構解明に役立つhttp://www.cru.uea.ac.uk/cru/info/warming/ より引用

考慮した外的な気候変動要因考慮した外的な気候変動要因 自然起源の気候変動要因自然起源の気候変動要因

太陽エネルギーの変動太陽エネルギーの変動 大規模火山噴火に伴い成層圏まで到達したエアロゾルの変化大規模火山噴火に伴い成層圏まで到達したエアロゾルの変化

人為起源の気候変動要因人為起源の気候変動要因 温室効果気体（二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、ハロカー温室効果気体（二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、ハロカー

ボン）濃度の増加ボン）濃度の増加19701970 年代半ば以降の年代半ば以降の成層圏オゾン濃度の減少成層圏オゾン濃度の減少 人間活動に伴う人間活動に伴う対流圏オゾン濃度の増加 対流圏オゾン濃度の増加 工業活動に伴う二酸化硫黄（硫酸エアロゾルの前駆物質）排工業活動に伴う二酸化硫黄（硫酸エアロゾルの前駆物質）排

出量の増加出量の増加 人間活動に伴う煤などの人間活動に伴う煤などの炭素性エアロゾル前駆物質排出量の炭素性エアロゾル前駆物質排出量の

増加増加 土地利用変化土地利用変化

OBS.

Mid-CGCM

Hi-CGCM

地上気温トレンドの地理分布地上気温トレンドの地理分布

1901 － 1950 年 1941 － 1980 年 1971 － 2000 年観測データ

モデル結果1901 － 1950 年 1941 － 1980 年 1971 － 2000 年

実験設定一覧Exp.

Name

Natural forcingNatural forcing Anthropogenic forcingAnthropogenic forcing

Solar v.Solar v. Volc. v.Volc. v. GHGs↑GHGs↑ Ozone Ozone v.v. Sulf.↑Sulf.↑ Carb.↑Carb.↑

FULL ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓

NTRL ✓✓ ✓✓ ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✗✗

SOLR ✓✓ ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✗✗

VLCN ✗✗ ✓✓ ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✗✗

ANTH ✗✗ ✗✗ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓

GHGS ✗✗ ✗✗ ✓✓ ✗✗ ✗✗ ✗✗

OZON ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✓✓ ✗✗ ✗✗

ARSL ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✗✗ ✓✓ ✓✓

AEFX ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✗✗ ✗✗

CEFX ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✓✓ ✗✗✓: Considered : Not considered✗

v. = historical variation↑= increase in emission

Statistical Detection & Attribution

with Optimal Fingerprinting

Y ：観測された気候変化Xi ： GCM により得られた個別の強制に対する応答i ：スケーリングファクターui ：アンサンブル平均に対するノイズ（内部変動）v ：気候学的なノイズ（内部変動）

観　測 人為強制に対する応答

自然強制に対する応答

Y X1 X2

Y = Y = XX11+u+u11XX22+u+u22vv

最小自乗法による線形重回帰分析最小自乗法による線形重回帰分析

βi > 0 βi > 0 （不確実性の幅も含めて） ⇒ 有意なシグナルを検出（不確実性の幅も含めて） ⇒ 有意なシグナルを検出

βi βi が１を含む ⇒ 検出されたシグナルは観測と整合的が１を含む ⇒ 検出されたシグナルは観測と整合的

コントロール実験の内部変動は観測と整合的

コントロール実験コントロール実験

OBS.

Mid-CGCM

2020世紀全体での解析世紀全体での解析観測された地上気温の時空間変動を　　　　 1． GHGGHGに対する応に対する応答答22．． GHGGHGを除く人為要因に対すを除く人為要因に対する応答る応答33．自然要因に対する応答．自然要因に対する応答で重回帰する

GHGGHGがやや過小評価ぎみであるものがやや過小評価ぎみであるものの、いずれのシグナルも有意に検出可の、いずれのシグナルも有意に検出可能、かつ、観測とも整合的である能、かつ、観測とも整合的である

Nozawa et al., (2005) published in GRL

2020世紀前半における世紀前半における昇温傾向の要因推定昇温傾向の要因推定

GHG

NTRL

ANTH-GHG

ANTH

TOTAL

OBS.

Shiogama et al., (2006) submitted to GRL

2020世紀前半におけ世紀前半におけるる

昇温傾向の要因推定昇温傾向の要因推定

Nagashima et al., (2006) in press for GRL

2020世紀中盤の気温変化の要因推定世紀中盤の気温変化の要因推定

GHG+O3+NATURAL

+CARB.

+SUL.

+CARB.

+SUL.+CARB.

+SUL.

既知の問題点既知の問題点• ENSO のシグナルが小さい

– 内部変動に影響• エアロゾルのチューニングに問題あり

– 炭素性エアロゾル以外はすべて過小評価傾向？– ダストの時空間変動がおかしい（黄砂が秋に最

大）• 陸域平均降水量に長期減少傾向

– 間接効果パラメタリゼーションに問題あり？• 他にも細かい設定ミス、バグ等あり

地球環境統合モデルの利点地球環境統合モデルの利点• CO2 変動等に起因する内部変動が表現可能に

– より現実的な内部変動の情報が得られる• オゾン変動が interactive に取り扱える

– 太陽変動による気候影響を陽に表現可能に– 気温へのフィードバックを陽に評価

• 信頼性の高いエアロゾルチューニング– エアロゾルの気候影響をより現実的に考慮可能

• 大気環境変数の長期変動解析• などなど…

地球環境統合モデルによる地球環境統合モデルによる2020世紀再現実験の利用価値世紀再現実験の利用価値

• 様々な気候変動を（現状よりもさらに）現実的に表現している気候モデルを用いることにより、「近年の温暖化傾向は人間活動に起因している」ことを、より高い確度で示すことが可能である

• 森林・海洋における CO2 の発生・吸収源推定での利用（インバージョンの初期値等）

• 東アジア域を対象とした亜大陸規模での過去の環境変動再現実験での利用（境界条件など）