気候モデリング研究部門の主な研究テーマ
系長挨拶 | 部門紹介 | 気候システムとは | 研究設備 | 沿革
温室効果ガスの観測
二酸化炭素(CO2)やメタン(CH4)などの温室効果ガスの大気中の濃度分布や循環の様子を調べるため、人工衛星や地上リモートセンシングなどの技術を用いた観測をしています。そのために必要な各種センサーやデータ解析アルゴリズムなどの開発を行っています。観測は、大都市や都市近郊のほか、離島や船舶など、さまざまな場所で行っています。
数値シミュレーションによる温室効果ガスの発生源、吸収源の推定
直接観測や人工衛星などのリモートセンシング技術で得られた観測データと、化学輸送モデルによる数値シミュレーションを組み合わせることにより、温室効果ガスの発生源、吸収源を推定します。特に、東京などの大都市からの総発生量の推定や、火力発電所などの大規模排出源のモニタリングを目指しています。
雲とエアロゾルの素過程と気候影響に関する研究
大気に浮かぶ粒子である雲とエアロゾルは、太陽からの光や地球自身の出す赤外線のエネルギーの伝達や降水に影響することを通じて地球のエネルギー収支と水の循環に深く関与しています。これらの粒子の大気中での生成や成長を決めている微視的なプロセスを全球規模で適切にモデリングするための手法を開発するとともに、それらが組み込まれた大循環気候モデルと全球雲解像モデルを用いて、雲とエアロゾルが地球の気候をどのように特徴づけているのかを理解し、気候変化の予測精度向上に資するための研究を行っています。
衛星観測を活用した数値モデルの高度化
気候予測に用いられる大循環気候モデルや全球雲解像モデルは観測情報に基づいて絶え間なく評価・改良していくことが必要ですが、数値モデルにおいて特に不確実性が大きい構成部品は雲と降水に関わる物理プロセスの表現です。この長年の問題にアプローチするために、近年の衛星観測がもたらす雲・降水の様々な情報を複合的に活用して、その物理プロセスの現実の姿に迫るとともに、その観測情報に基づいて数値モデルにおける雲・降水の表現を高度化する研究に取り組んでいます。
組織化した対流活動に関連したスケール間相互作用・大気海洋相互作用・熱帯-中緯度の相互作用
高解像度の全球非静力モデルNICAMやその海洋結合版NICOCOを用いた巨大雲群マッデン・ジュリアン振動（MJO）の研究をはじめ, 組織化した対流活動や赤道波について, その性質・スケール間相互作用・大気海洋相互作用・熱帯–中緯度の相互作用・地球全体の熱サイクルにおける役割などを中心に, "再現"し, "理解"し, "予測"する研究をしています。 特に、メソスケールと呼ばれる水平数十〜数百km規模の雲システムが高解像度モデルで直接的な計算により陽に表現されることの影響について、積雲パラメタリゼーションによる表現との違いや水平解像度依存性に着目した研究に力を入れています。
極端気象現象の季節予測
スーパーコンピュータ「富岳」を用いて台風や豪雨といった極端気象現象について、MJOのように寿命の長い大規模現象の予測が可能な数値モデルを用いて初期値の少しずつ異なる多数のアンサンブルメンバーによる実験を行うことにより、週〜季節程度の時間スケールでの確率的な予測可能性の研究を推進しています。また世界各国で開発の進んでいる全球雲解像モデルの比較プロジェクトをリードするなど次世代の気象・気候モデル開発の方向性の検討にも携わっています。
海洋深層循環
地球の気候はさまざまな時間・空間スケールで変動しますが、数十年以上の長期気候変動においては海洋が重要な働きをします。なかでも海洋の深層まで含めた循環（海洋深層循環）は、1000年以上の時間スケールで全球的な気候に影響しています。例えば、氷床コアデータによると、氷期において最大10度程度の温暖化イベントが数千年程度の周期で何度も起こっていることが見出されており、それは海洋深層循環の変動によるものと考えられています。海洋深層循環を気候モデル・海洋モデルによって再現するとともに、その安定性や変動のメカニズムを理解するための研究を行っています。また、海洋深層循環は、海洋中に溶存する炭素などの物質循環を理解する上でも重要となります。その理解のために、海洋物質循環モデルを用いた研究も行っています。
海洋大循環のモデリング
海洋大循環は、乱流混合などのミクロな物理現象と、海洋全体の熱収支などのマクロな側面の両方にコントロールされます。その両方の視点から、海洋大循環のコントロールメカニズムを解き明かす研究を行っています。
極域海洋のモデリング
海洋深層循環の起点となる深層水形成は、主に極域海洋のごく限られた領域で生じます。海氷過程など、そこで重要となる特有の海洋プロセスの詳細なモデリングを通して、深層水形成に重点を置いた研究を進めています。