気候 - 海・陸炭素循環結合モデルを用い た 地球温暖化実験の結果 吉川 知里. 気候 - 海・陸炭素循環 結合モデル.

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1 気候 - 海・陸炭素循環結合モデルを用い た 地球温暖化実験の結果 吉川 知里

2 気候 - 海・陸炭素循環 結合モデル

3 実験方法 温暖化による海・陸炭素循環の応答とそのフィードバックを調べ るために、気候と炭素循環の相互作用を行うケース（ Coupled) と 行わないケース（ Uncoupled) について、 2100 年までの将来予測実 験を行った。

4 実験結果 4 ℃昇温 ↓ 海・陸二酸化炭素吸収量が ５ PgC/yr 減少 ↓ 大気中 CO 2 濃度が 120ppmv さらに増 加 （ 0.8 ℃ 昇温に相当） 「炭素循環から気候への ポジティブフィードバック」 Coupled と Uncoupled の差は、 温暖化に対する海・陸炭素循環の応答を示してい る。

5 温暖化による「陸域の二酸化炭素吸収量」の変化 ＜温暖化による陸域炭素循環の応答 ＞ 4 ℃昇温 ↓ 植生炭素貯蔵量が 24PgC 増加 ↓ 土壌炭素貯蔵量が 232PgC 減少 ↓ 陸域炭素貯蔵量が 207PgC 減少 つまり、温暖化によって 207PgC 余計 に陸域から大気へ放出 「陸域炭素循環から気候への ポジティブフィードバック」 CO 2 施肥効果 ～ 24PgC ～ 232PgC ～ 3.5PgC/y ｒ

6 温暖化による「陸域の二酸化炭素吸収量」の変 化 吸収量の減少 正のフィードバッ ク 吸収量の増加 負のフィードバッ ク シベリア、アマゾン、サヘルなど、大部分の地域で、温暖 化によって二酸化炭素吸収量が減少する、温暖化を促進する 正のフィードバックを示した。 西部・中央部北米やオーストラリア南部など、負のフィー ドバックを示す地域もある。 陸域二酸化炭素吸収量の変化

7 温暖化による「陸域の二酸化炭素吸収量」の変 化 吸収量の減少 正のフィードバッ ク 吸収量の増加 負のフィードバッ ク ほとんどの地域で、植生炭素貯蔵量は増える（光合成による吸収が増え る）。 正のフィードバックを示したシベリア、アマゾンなどで、土壌炭素貯蔵 量が減る（土壌分解による放出が増える）が、負のフィードバックを示し た西部・中央部北米やオーストラリア南部などでは土壌炭素貯蔵量が減ら ない。 植生炭素貯蔵量の変化土壌炭素貯蔵量の変化

8 温暖化に対する各地域の炭素循環の応答 陸域炭素循環では、温暖化に対して土壌炭素貯蔵量が大き く変化し、フィードバックの大きさは土壌炭素貯蔵量の変化 によってほぼ決まっている。 地域別では、植生炭素貯蔵量の変化の方が大きい地域もあ る。 吸収量の減少 正のフィードバッ ク 吸収量の増加 負のフィードバッ ク 陸域炭素貯蔵量の変化

9 温暖化に対する各地域の炭素循環の応答 ほとんどの地域で、温暖化すると土壌呼吸が活発になる。 西部・中央部北米やオーストラリア南部などでは、土壌分解と同 程度、落葉も活発になっているため、土壌炭素が減少しなかった。 シベリアは、他の地域よりも土壌温度が約 3 ℃も高くなるため土 壌分解が非常に活発になり、アマゾンは熱帯雨林であるため落葉が あまり活発にならず、土壌炭素が減少した。 植生炭素貯蔵量の変化土壌炭素貯蔵量の変化

10 温暖化による「海洋の二酸化炭素吸収量」の変 化 ～ 25PgC ～ 1.5PgC/y ｒ ＜温暖化による海洋炭素循環の応答＞ 4 ℃昇温 → 海洋への二酸化炭素吸収量が減り、海洋炭素貯蔵量 が 25PgC 減少。つまり、 25PgC 余計に大気へ放出 （陸の 1/6) 。 海洋炭素循環から気候へのポジティブフィードバック

11 温暖化による「海洋の二酸化炭素吸収量」の変化 吸収量の減少 正のフィードバッ ク 吸収量の増加 負のフィードバッ ク 北部北大西洋の二酸化炭素吸収量は、約１３ PgC も減少し、 シベリアやアマゾンに匹敵する強い正のフィードバックを示 した。 海洋二酸化炭素吸収量の変化

12 ちなみに、北部北大西洋と は ・・・・ 北部北大西洋は、 大気から海洋へ二酸化炭素が吸収される主な海域であり、 表層水が深層へ沈み込む、海洋深層水が作られる海域であ る。 大気 - 海洋 CO 2 交換 吸収 放出 IPCC より海洋の深層循環の模式図

13 人為二酸化炭素は主に北部北大西洋から海洋深層へ運ばれ、 深層循環にのって海洋内部へ広がっていく。 人為二酸化炭素の分布 （大西洋の鉛直断面） 人為二酸化炭素の分布 （全球の鉛直積算） ちなみに、北部北大西洋と は ・・・・

14 1990 年代の結果 （大気 CO 2 濃度＝約 360ppmv ） 2090 年代の結果 （大気 CO 2 濃度＝約 900ppmv ） CO 2 排出増加による海洋の人為二酸化炭素分布の変化 大気中の二酸化炭素濃度の上昇にともなって、 二酸化炭素は海洋内部へどんどん供給されていく。

15 温暖化 ＋ 大気 CO 2 上昇 温暖化が海洋の人為二酸化炭素吸収へ与える影響 大気 CO 2 上昇 温暖化するケースの方が、海洋に溶け込んだ人為二酸化炭素量が少ない。

16 温暖化が海洋の人為二酸化炭素吸収へ与える影響 温暖化の影響＝（温暖化＋大気 CO 2 上昇）－（大気 CO 2 上 昇） 温暖化によって、北部北大西洋の人為二酸化炭素吸収が弱ま る。

17 大西洋の子午面循環流線関数 温暖化 温暖化によって、北大西洋深層水の循環が弱ま る。 14Sv 22Sv 気候変動なし

18 温暖化すると NADW が弱まるのはな ぜ？ 温暖化によって、 高温化・低塩化し、 混合層の深さが浅くな る。

19 温暖化で、成層化し、 NADW が弱まるの で・・・ 北部北大西洋で 二酸化炭素の吸収量が減 り、 海洋内部へ溶け込む 人為二酸化炭素量が減る

20 まとめ 海 陸 気候 - 海陸炭素循環結合モデルを用いた温暖化実験の結果は、 温暖化によって海陸二酸化炭素吸収量が減少し、大気中 CO 2 濃 度がさらに増加し、さらなる昇温（約 0.8 ℃）を引き起こす、 「炭素循環から気候へ正のフィードバック」を示した。 温暖化すると、光合成による CO 2 吸収は活発になるが、 それ以上に土壌呼吸による CO 2 放出が活発になるため、陸 域炭素循環は気候へ非常に強い正のフィードバックを示し た。 温暖化すると、深層循環が弱まるため、北部北大西洋か ら海洋深層への CO 2 吸収量が減り、海洋炭素循環は気候へ 正のフィードバックを示した。

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