Assessment of climate change impact on permafrost using numerical model

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凍土の水・熱フラックスに対する地下氷の影響を評価するために陸面過程モデルCHANGEに地下氷のスキームを取り入れ、そのモデルをシベリアのチクシの観測サイトに適用してモデル検証を行った。地下氷を考慮した時、潜熱へのエネルギーの分配率が増え、従来のモデルにおける地温の高温バイアスが改善でき、観測した地温と活動層の季節・経年変化を精度よく計算していたことを確認した。特に、活動層に対する地下氷の抑制は苔層に匹敵するほど、最大40cmを低下させていたことが明らかになった。一方、温暖化の影響により地温が上昇した時、地下氷が融解して土壌は湿潤になり、凍土中に蓄積していた有機物の分解が早まることも考えられる。温室効果ガスに対する地下氷の影響を評価するために温暖化実験の結果（RCP 8.5）を用いて、2100年までに地下氷の有無のモデル実験を行った。地下氷を考慮した場合、2050年頃までに潜熱が大きくなり地温上昇を抑制していたが、その後から融解が急速に進み、2090年頃にはほとんど融解していた。しかし、地下氷の融解開始・終了のタイミングは氷の含量とその分布の深さによって異なっていた。地下氷の融解により土壌は湿潤になり、そこから土壌有機物の分解も進み、凍土から二酸化炭素とメタンの放出が大きくなっていた。この結果により、凍土の温暖化に対する地下氷の負の効果、そして融解時に温室効果ガスの放出を通しての北極温暖化の増幅に対する正のフィードバックを強めるメカニズムが明らかになった。一方、ほとんどの気候モデルが地下氷のプロセスを考慮していないことから、そのプロセスの取り込みが急務であると言える。