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未来の気候予測を詳しくみる

未来の気候がどのように変化していくのかを調べるには、スーパーコンピュータという超高速超大型のコンピュータを使った「数値シミュレーション」という方法を使います。数値シミュレーションでは、実験や理論から導き出した数式の計算をします。

「気候モデルの計算格子のイメージ図(気象庁)。このような格子の各点で複雑な力学法則や物理過程の計算を行っている。」(気象研究所ホームページより)

気象予測

世界各国では天気予報を行うために数値シミュレーションを行っているほか、大学や研究機関で気象学の研究に活用するため、気候モデルが開発されています。
天気予報では、空気の動きや気温の変化、雲のでき方、雨や雪の降り方などを求めるために、コンピュータの中に仮想的な地球を作成して、これまで様々な観測や実験などから築き上げた科学的な理論(例えばニュートンの運動方程式、熱力学の様々な法則など)に基づいた数式を与えます。この仮想的な地球には、地面付近から上空まで縦横に区切ったマス目を貼りめぐらせ、周囲や地球全体との調和を計りながらそれぞれの地点の風や温度を計算します。また、世界中から随時に集まってくる観測データ、太陽活動の変化やオゾン、CO2などの分布も与えます(モデルによっては分布を自分で計算することもあります)。なお、天気予報の精度を上げるためには世界の陸、海、山脈などを表現する必要があり、仮想的な地球のマス目を細かくしなければなりませんので、スーパーコンピュータを用いた計算になります。

気候モデル

気候モデルは、随時に集まってくる観測データを使わない以外は天気予報とあまり変わりません。風や温度の予測を繰り返しながら遠い将来まで計算するのですが、大きく違うのは、ある日の天気を予測するためではなく、将来の気象の平均値(=気候)などを知ることを目的にしている点です。数日後の天気予報は外れることもありますが、今年の夏が平年より暑いかどうかを予測できたりしますので、2030年の8月1日の天気は判りませんが、2030年代の8月は現在より暑くなるかどうかは予測できるのです。

将来の気候を予測する

未来の気候を予測するためには、今後CO2濃度がどのように変わっていくかを予測することが必要です。しかし、未来のCO2濃度は、私たちが今後どれだけCO2を排出する社会を築いていくかに深く関係しており、モデルに与えるべき将来の増減量を1つに決めることができません。このため、IPCC(気候変動に関する政府間パネル)では、現時点で想定される将来の経済活動や社会構造を考慮して、いくつかの「シナリオ」を作成しています。
未来の気候は、気候モデルにシナリオに基づいて変化させたCO2濃度を与えることで予測することができますが、シナリオによって気温の上昇具合が異なります。
また、100年先までの気候を非常に細かいます目で計算すると、予測結果を出すのに非常に長い時間が必要となります。スーパーコンピュータの能力にも限界があり、多くの気候モデルではマス目が100km以上であり、ユーラシア大陸から日本がようやく分離している程度の粗い地形をした仮想的な地球で気候変化予測を行っています。

「気候変動予測になぜ多くのモデルやシナリオを使うのか?」(気象研究所ホームページより)

地域を詳細に調べる

このように、地球全体を扱う気候モデルで地域的な気候の変化を調べることはまだまだ困難です。そこで、私たちの身近な地域の気候が将来どのように変化するか、生活にどのような影響があるのか知りたい場合、「ダウンスケーリング」という手法を使います。ダウンスケーリングは、気候モデルによる将来の気候予測結果を利用することで、地球全体の予測をすることなく、効率的にある地域の気象を計算します。これにより、気候モデルで表現できない詳細な地形や土地利用(都市域や農耕地など)を反映させることができます。例えば、雪などは地形の影響を強く受けて日本海側と太平洋側で大きく異なる現象です。
しかし、それぞれの気候モデルで計算した現在や将来の気候には、一つ一つのモデルが持つクセ(過去から現在までの気温が低めに表されるなど)を反映してしまうことがあります。このため、直接に世界の気候予測結果を使うのではなく、各気候モデルで計算した将来から現在をひいたものを温暖化による変化として、実際の過去から現在までの天気に加える「疑似温暖化」という手法を使います。

このようなダウンスケーリングと疑似温暖化計算を利用することで地域規模の降積雪の将来変化などを調べることができるようになります。このウェブページでみることのできる近未来気候は、IPCCの報告書に引用された複数の気候モデルによる予測をダウンスケーリングして、2030年代の富山県及びその周辺域の気候を調べたものです。
【さらに詳しく知りたい方へ】

温暖化予測
気象庁ホームページ
http://www.mri-jma.go.jp/Dep/cl/cl4/ondanka/text/3-1.html
http://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/GWP/index.html

疑似温暖化
http://www.metsoc.jp/tenki/pdf/2010/2010_02_0037.pdf

ダウンスケーリング
http://www.metsoc.jp/tenki/pdf/2010/2010_04_0005.pdf