共生第二課題における
陸域生態系炭素循環モデルの研究計画
名古屋大学大学院
環境学研究科地球環境科学専攻
市井 和仁
2002.12.18 共生第二 運営会議
1. はじめに
地球の炭素循環
[Sarmiento and Gruber, 2002]
Global mapping of NPP trend (1982-1999)
NPP kgC/yr
Based on MODIS NPP algorithm (Satellite-based LAI & FPAR)
(Light Use Efficiency Approach : GPP= APAR * LUE)
[Nemani et al., 2002 in MODIS vegetation workshop]
2. 陸域生態系炭素循環モデル
Sim-CYCLE
MATSIRO
NPP, LAI
Biogeochemistry
Biophysics
C, N
Energy, H2O
Microclimate
NPP, LAI
Composition
Biogeography
Composition
DGVM(Dynamic Global Vegetation Model)相互比較
[Prentice et al., 2001]
DGVM相互比較 (緯度帯分布)
CO2&気候変動
[Cramer et al., 2001]
3. 統合モデルにおける陸域植生の影響(GCM+炭素循環)
主な研究
Hadley Center [Cox et al. 2000] (IPCC IS92a)
TRIFFID [Cox 2001]
IPSL [Dufresne et al., 2002; Berthelot et al., 2000] (SRES A2)
SLAVE [Friedlingstein et al. 1995]
Bern-CC model [Joos et al., 2000] (SRES A1B)
LPJ [Sitch 2000]
(Intermediate Complexity Model)
A2 IS92a
A1B
SRES Emission Scenario
[Joos et al. 2001]
Hadley/IPSLの比較
270
ppm
Hadley [Cox et al., 2000]
70
ppm
IPSL [Dufresne et al., 2002]
植生・土壌の炭素量の変化(Total & Amazon)
気候変化なし
[Dufresne et al. 2002]
IPSL
減
純一次生産量(NPP)の変化(gC/m2)
減
土壌水分量変化(mm)
Bern-CC
増
生物圏炭素量の変化(kgC/m2)
増
降水量変化(mm/day)
統合モデルのまとめ
Hadley, IPSL, Bern-CCともに結果が大きく異なる
将来の植生/土壌の炭素分配
GCMの結果に依存(特に水循環)
土地利用変化は考慮なし
動的な植生分布の重要性は?(感度解析の必要性)
モデル中身の議論・地域的な議論が不足
窒素循環の考慮
生態系モデルが十分に成熟していない
様々な検証・フィールドデータの取り込みが不十分
4. 今後の計画
Sim-CYCLE
現在
MATSIRO
(+GCM)
C→FORTRAN
03年1-3月
結合
海洋炭素循環
モデル等
03年4-6月 オフライン試験 ・検証
・過去-将来
生態系変動
予測モデル
・感度解析
統合モデル①
・SRESシナリオ
・感度解析
結合
オフライン試験
統合モデル②
Sim-CYCLEとMATSIROの結合
Canopy
T
Phenology
Soil moisture
MATSIRO
Canopy water interception,
transpiration, T, albedo
Canopy T, Soil T
Stomatal conductance
Soil moisture
LAI
Soil T
Stomatal
conductance
Sim-CYCLE(remove H2O cycle)
Phenology (LAI)
GPP, AR, HR
GPP
GPP, HR
Sim-CYCLE/MATSIRO結合モデルのオフライン試験
14
Estimated NPP (Mg C ha-1 yr-1)
ポイントデータ
実測NPP,バイオマス等
Flux data (Asia Flux, Ameri Flux, etc.)
広域データ
リモートセンシング(LAI (or FPAR, NPP))
NPP
Obs. vs. Est.
12
10
8
6
4
r=0.99611
n=21
2
時系列データ
リモートセンシング(LAI (or FPAR, NPP))
エルニーニョ等短期変動に伴うCO2収支変動
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Observed NPP (Mg C ha-1 yr -1)
オフラインラン(過去~将来)
CO2濃度・気候を外部入力
素過程の感度解析
(バイオマス・土壌その他)
DGVM相互比較との比較
Global mapping of NPP trend (1982-1999)
統合モデル②に向けて
人為的プロセス・窒素循環等の導入
土地利用変化・火災等
様々なフィールドスタディーの結果の適用
生態系変動予測モデルとの結合
サブグリッドスケールの物質・エネルギー循環の導入
感度解析
異なるアルゴリズムの利用
様々なフィールドスタディーの結果の適用
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