海洋研究開発機構 地球環境フロンティア研究センター 河宮未知生 吉川知里 加藤知道 温暖化が大気海洋CO2交換に与える影響 海洋研究開発機構 地球環境フロンティア研究センター 河宮未知生 吉川知里 加藤知道
研究の目的 温暖化 → 人為起源CO2海洋吸収量に影響 多くの場合、水温が高くなるためと説明される。 (IPCC, 2001) 多くの場合、水温が高くなるためと説明される。 → 全炭酸、アルカリ度の分布変化の影響もあるはず。特にアルカリ度の寄与についての議論は少ない。 目的：諸要因の相対寄与をモデル結果から評価 → 温暖化に対する、CO2海洋吸収のレスポンスの強さの決定要因を議論。
陸域炭素循環モデル (Sim-CYCLE) 海洋生態系モデル 陸域炭素循環モデル (Sim-CYCLE) 栄養塩、植物・動物プランクトン、デトライタスの4変数モデル (Oschlies & Garcon, 1998) OCMIPに従った炭酸系の定式化
大気海洋結合モデル MIROC 3.2 中解像度版 (フラックス調整無) 共生１aと共通の設定 大気: CCSR/NIES/FRCGC AGCM 5.7 T42L20 (2.8度相当） Online aerosol 海洋: COCO3.4 (CCSR) (0.5-1.0)°×1.4°, 43 Layers + BBL 出力例(SST)
積分 初期値 スピンアップ 実験：CO2排出シナリオ(A2)を用い1850年から2100年まで積分。 物理場、陸域生態系：産業革命以前に対応する駆動力でスピンアップ済みのもの(2400年)。 海洋生態系：OCMIPモデルの定常値。プランクトンについては一定値（0.1mmolN/m3)。 スピンアップ CO2濃度を固定(285ppm)、上記初期値より280年間積分。 実験：CO2排出シナリオ(A2)を用い1850年から2100年まで積分。 実験１：モデル内で増えたCO2濃度を放射ルーチンで使用。 実験2：放射ルーチンでは一定のCO2濃度(285ppm)を使用。
大気海洋結合炭素循環モデルによる温暖化実験 CO2濃度将来予測 温暖化と炭素循環の相互作用あり 温暖化と炭素循環の相互作用なし 130ppm 地表面気温
海洋中の人為起源CO2分布 Obs. (Sabine et al, 2004) Model Ocean uptake for 1800-1994 = 98 PgC (Model) 118 ± 19 PgC (Obs.)
人為起源二酸化炭素海洋吸収量 [PgC/yr] 温暖化の効果を考慮に入れない場合 温暖化の効果を考慮に入れた場合 温暖化する場合、大気中CO2濃度はより高いが海表面のCO2分圧も上がるため、2つの実験間でフラックスはそれほど変わらない。
温暖化のあるなしによる、 二酸化炭素分圧の差(2100年）
fCO2の違いを要因別に分解 → 線形化の仮定のもとモデル結果から各項を計算。 ＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。 → 線形化の仮定のもとモデル結果から各項を計算。
要因別fCO2変化（全球平均） 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計
海面アルカリ度変化 海面全炭酸変化 海面塩分変化 P-E 変化
結論 温暖化による海洋表層の二酸化炭素分圧の上昇→水温・塩分・アルカリ度・全炭酸変化の効果が競合した結果。 アルカリ度変化と全炭酸変化の効果は互いに打ち消しあう方向にあると考えられる。どの程度打ち消しあうか、はモデルで再現されたそれぞれの変数の分布による。 温暖化による炭素循環の変化を考える際の、アルカリ度や P-E の変化を考慮することの重要性を示唆。
要因別fCO2変化（全球平均） ＊スピンアップ期間や陸域モデルのパラメータが異なる実験 → 全炭酸の分布変化がCO2分圧を下げる効果が強く、その結果、温暖化がトータルでCO2分圧に与える影響が小さい。 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計
要因別fCO2変化（全球平均） 最初の実験におけるもの （再掲） 温度 塩分 全炭酸 アルカリ度 合計
各種海洋炭素循環モデルの、 温暖化に対する反応 Bern-CC Friedlingstein et al. (2005)
分解の詳細 ＊添え字 c, u はそれぞれ結合、非結合ランの結果であることを示す。
４つの要因別に分けた 二酸化炭素分圧変化を、 再度足し合わせたもの 温暖化のあるなしによる、 二酸化炭素分圧の差（再掲）