大気・海洋間の二酸化炭素のロバストな推定

大气和海洋之间二氧化碳的稳健估计

• 批准号: 07F07603
• 负责人: マクシュートフ シャミル (2009)
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07603/
• 关键词: 海洋トレーサー輸送モデル; 生物地球化学モデル; 二酸化炭素分圧; 大気-海洋間二酸化炭素収支; 海洋溶存炭素総量; 二酸化炭素フラックス同化; 大気-海洋間二酸化炭素収支の年々変動; 海洋数値モデル; 海洋生物地球化学的モデル; 大気・海洋間の二酸化炭素フラックスモデル; 四次元変分法データ同化システム; pCO_2及び大気・海洋間CO_2フラックス計算; CO_2フラックス予測; 大気・海洋間の二酸化炭素交換; 海洋炭素循環; 人為起源による二酸化炭素; 温室効果ガス

本研究の主眼は、準リアルタイムで全海域における大気-海洋間の二酸化炭素収支の推定を行うための海洋輸送モデルシステムを構築すること、また、開発されたモデルシステムを活用して、海流の動向や海水溶存の人為排出ガスの追跡、またこれらの年々変動を調査することである。海水に溶存する炭素濃度を解析するためにオフライン海洋輸送モデルを開発した。この輸送モデルは溶存炭素の生物地球化学モデルとリンクしている結合型モデルである。輸送モデルの計算手法の検証は人為排出由来の溶存ガスのデータを用いて行った。他の海洋輸送モデルによる出力結果との比較も実施し、その性能を確認した。海洋輸送モデルの開発に並んで、4次元変分法を用いたデータ同化システムの開発を行い、輸送モデルが予測する海面付近の二酸化炭素分圧を船舶観測値に同化できるようにした。これらのシステムを用い、1994年から2010年までの17年間の大気-海洋間の二酸化炭素収支量の推定を行った。得られた収支量データは、温室効果ガス観測技術衛星GOSATにより得られる二酸化炭素カラム濃度を用いた二酸化炭素収支全球分布の推定を行う際の先験データとして利用されている。開発された海洋輸送モデルを活用して、本土周辺海域2000m以下の深海において二酸化炭素の貯留や他の廃棄物の処理に適したサイトの調査を行った。暫定的な結果では本州東岸より南の海域で最適サイトが多く見られた。また同モデルを利用し、ソマリア・アラビア沖上昇流の北インド洋における移動経路に関する調査も行った。解析結果から、ソマリアおよびアラビア沿岸沖に現れる上昇流の水平方向への移動経路が明らかになった。ソマリア沖上昇流は赤道北部域に沿いながら東インド洋へ到達するが、アラビア沖上昇流は、アラビア海北部へ移動した後、時計回りに同海中央へ移動し、東インド洋へ達することが分かった。

本研究的主要重点是构建海洋传输模型系统，以近乎实时地估计所有海洋区域的大气和海洋之间的二氧化碳平衡，并利用开发的模型系统来估计洋流的趋势。目的是跟踪海水和海水中溶解的人为排放，并调查其逐年变化。开发了离线海洋传输模型来分析海水中溶解的碳浓度。该传输模型是与溶解碳的生物地球化学模型相关的耦合模型。使用人为排放的溶解气体数据验证了运输模型的计算方法。还与其他海洋运输模型的输出结果进行了比较，以确认其性能。除了开发海洋输送模型外，我们还开发了采用四维变分法的数据同化系统，使得将输送模型预测的近海面二氧化碳分压同化为观测值成为可能乘船。利用这些系统，我们估算了 1994 年至 2010 年 17 年间大气和海洋之间的二氧化碳平衡。当利用温室气体观测卫星GOSAT获得的二氧化碳柱浓度估算二氧化碳平衡的全球分布时，所获得的平衡数据被用作先验数据。利用已开发的海洋运输模型，我们在大陆周围2000米以下的深海中调查了适合储存二氧化碳和处理其他废物的地点。初步结果表明，在本州东海岸以南海域发现了许多最佳地点。利用同一模型，我们还研究了印度洋北部索马里和阿拉伯沿岸上升气流的运移路线。分析结果揭示了索马里和阿拉伯海岸附近出现的上升气流的水平迁移路径。索马里沿岸的上升气流沿赤道北部到达东印度洋，但阿拉伯沿岸的上升气流在移动到阿拉伯海北部后顺时针移动到海洋中心，可以到达东部印度洋 明白了。

项目成果

Simulation and synthesis of a global air-sea CO2 flux using ship observations of surface ocean pCO2 in a simplified biogeochemical OGCM

使用简化的生物地球化学 OGCM 中的船舶观测表层海洋 pCO2 来模拟和合成全球海气 CO2 通量

• 发表时间: 2009
• 作者: Zi-Bing Jin; Feng Gu; Hirokazu Matsuda;;et. al.;Zi-Bing Jin; Feng Gu; Xu Ma; Nobuhisa Nao-i;Zi-Bing Jin;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA
• 通讯作者: Vinu VALSALA

Assimilation of pCO2 data from Ship of Opportunity Observations into a simplified biogeochemical model and robust estimations of interannual air-sea CO2 fluxes

将机会之船观测的 pCO2 数据同化为简化的生物地球化学模型，并对年际海气 CO2 通量进行稳健估计

• 发表时间: 2010
• 作者: Zi-Bing Jin; Feng Gu; Hirokazu Matsuda;;et. al.;Zi-Bing Jin; Feng Gu; Xu Ma; Nobuhisa Nao-i;Zi-Bing Jin;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA
• 通讯作者: Vinu VALSALA

Design and validation of an offline Oceanic Tracer Transport Model for Carbon Cycle study.

用于碳循环研究的离线海洋示踪剂传输模型的设计和验证。

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Clim. 21
• 作者: Valsala;K.V.;S. Maksyutov;M. Ikeda
• 通讯作者: M. Ikeda

Interannual variability of CFC-11 absorption by the ocean : an offline model study

海洋吸收 CFC-11 的年际变化：离线模型研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: Climate Dynamics. DOI10.1007/s00382-010-0784-4
• 作者: Zi-Bing Jin; Feng Gu; Hirokazu Matsuda;;et. al.;Zi-Bing Jin; Feng Gu; Xu Ma; Nobuhisa Nao-i;Zi-Bing Jin;Vinu VALSALA
• 通讯作者: Vinu VALSALA

Interannual variability of global ocean Chlorofluorocarbon during the last 40 years revealed from an OGCM driven by re-analysis ocean current

重新分析洋流驱动的 OGCM 揭示了过去 40 年全球海洋氟碳化合物的年际变化

• 发表时间: 2009
• 作者: Zi-Bing Jin; Feng Gu; Hirokazu Matsuda;;et. al.;Zi-Bing Jin; Feng Gu; Xu Ma; Nobuhisa Nao-i;Zi-Bing Jin;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA;Vinu VALSALA
• 通讯作者: Vinu VALSALA