大循環モデルと安定同位体を用いたシベリアにおける大陸水循環に関する研究

利用大气环流模型和稳定同位素研究西伯利亚大陆水循环

• 批准号: 16740276
• 负责人: 栗田 直幸
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740276/
• 关键词: 大陸水循環; 安定同位体; 大循環モデル; 水蒸気採取; 水蒸気

研究実施計画書に基づき、行った研究実績を以下にまとめる。(1)水蒸気同位体観測法の確立当初使用予定だった商用の除湿器が製造中止になってしまった為に、今回汎用品の流用をあきらめ、新たに自動で水蒸気を簡便に採取できる装置の開発を行った。新方式では、密閉容器内を加圧し、飽和水蒸気を越えた水蒸気が凝結し、容器下部に凝結水が溜まる仕組みになっている。またこの新方式の採取装置で採取された水蒸気の同位体比が現実の値を再現しているか明らかにするために、同位体機知の水蒸気を発生させられる、水蒸気発生装置の開発も同時に行った。この水蒸気発生装置で生成された水蒸気を新方式の水蒸気補修装置で採取したところ、捕集した水蒸気の同位体比は、発生させたものと比較して同位体濃度が高くでることがわかり、回収率が100%でないことに起因する誤差があることが確認され、現在その誤差を補正する実験式を作成する作業を継続している。今回は採取装置の開発が遅れた為に、補助金支給期間内に装置を野外観測に応用するところまではできなかったが、汎用的な新しい装置そのものは完成させることができた。(2)シベリアにおける広域同位体観測ステーションの設置シベリアでの観測は、現地の情勢変化に実施が困難となったために、チベット高原において、大陸内部における水蒸気の同位体比変動観測を行った。現地観測は、2004年8月にチベット高原中部に位置する那曲で行い、地表付近の水蒸気を6時間毎に連続して2週間観測を行った。また、採取した水蒸気に地表面からの蒸発散水の寄与を調べるために地表面から蒸発する水蒸気を同時に採取した。まず観測された蒸発散水の同位体比は、午前から夕方に向かって徐々に同位体比が高くなる顕著な日変化を示すとともに,表層の土壌水分量の変化に応じた顕著な時系列変化を示した。この原因を調べるために、鉛直1次元の陸面モデルに同位体組み込んだモデル解析結果を使って調べたところ、大まかな変化は、降水の同位体比変化に応答していることが示された。また、さらに細かい変動では、蒸発と蒸散の寄与率変化に応じて同位体比が変化しており、同位体トレーサーは、蒸発と蒸散の比の時間変化を調べる非常によいトレーサーであることが今回の観測から明らかになった.(Kurita and Yoshimura, 2006)。次にこのような顕著な時間変化が観測された地表面FLUXの同位体比変動と、地表付近で観測された水蒸気の同位体比を比較したところ、水蒸気の同位体比は、蒸発散水の変動に応答した時系列変動を示しており、地表面で観測される水蒸気は、大規模な循環を反映したものというよりもむしろ局地的な影響を強くうけていることがわかった。昨年の解析では、降水と水蒸気の同位体比が一致していることから、水蒸気の同位体比変化は、大気循環場の変動を反映していると考えられたが、今回のモデル結果から、降水が蒸発散水の変動に大きく影響しているために、地表面の水蒸気の同位体比変化と降水の同位体比の変化が一致していることが明らかになり、大気循環変動を解釈するためには、より高々度において同位体観測を行う必要性が今回の観測から示された。(3)同位体大規模循環モデル結果の検証既存の同位体大循環モデルを最新版のCCSR/NIES/FRCGCに移植する作業を昨年度から引き続き行い、プログラムバグの修正等を引き続き行うことで、観測された同位体比の特徴を再現することが可能になった。最新の結果では、シベリア域で観測された内陸部に向かって夏期に降水の同位体比が徐々に減少するといった特徴を再現することが可能になり、この同位体比変動は、地表面から蒸発する水の同位体比の分布が同様に内陸に向かうにつれて軽くなることが原因であることがわかった。これは、西シベリアでは、一降水の同位体比の季節変化に応じて表層土壌水の同位体比が変化しているのに対し、東シベリアでは、夏期に降水する同位体比よりも、軽い同位体比をもった水が維持されることに起因している。つまり、東シベリアでは、夏期の土壌水分に、夏期降水よりも軽い同位体比をもつ融雪の寄与が残っており、この融雪水の寄与がシベリアにおける蒸発水の同位体分布を作り出していることが明らかになった。このように同位体モデルを使って観測値を再現することによって、これまで観測できなかった、夏期降水に対する融雪水の寄与を証明することが可能になった。

The research implementation plan is based on the following criteria: (1)The establishment of water vapor isotope detection method for the initial use of predetermined commercial dehumidifiers for production suspension, recycling products for the flow of water, new automatic water vapor for simple adoption of equipment development The new method is to increase the pressure in the closed container, to evaporate saturated water, to evaporate water, to condense water, and to condense water in the lower part of the container. In this new way, the detection device is used to detect the isotope ratio of water vapor and reproduce the isotope ratio. The isotope mechanism is used to detect the generation of water vapor. The development of the water vapor generation device is carried out simultaneously. The water vapor generation device generates water vapor in a new way, and the water vapor compensation device adopts the following operation: comparing the isotope ratio of water vapor and the generation ratio, comparing the isotope concentration and the recovery ratio of water vapor and the generation ratio of water vapor. This year's project will be completed during the grant period, and the project will be completed during the grant period. (2)The measurement of isotope ratio in water vapor in high altitude and inland areas is difficult to implement in the local environment. In August 2004, the survey was conducted every 6 days at the central position of the plateau, and the water vapor near the surface was measured every 2 weeks. The water vapor on the surface of the earth is taken simultaneously with the water vapor on the surface of the earth. The isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon, and the isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at noon is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at noon is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at night is higher than that measured at noon. The isotope ratio of evaporated water measured at noon is higher than that measured at noon. The isotope ratio is higher than that measured at noon. The reason for this is that the analysis results of the vertical 1-D terrestrial isotope group show that the isotope ratio of precipitation is changed. The change in the rate of evaporation and evaporation is due to the change in the ratio of isotopes and the change in the time of evaporation and evaporation. (Kurita and Yoshimura, 2006)。The isotope ratio of FLUX on the surface of the earth is measured by the time series of the isotope ratio of FLUX on the surface of the earth. The isotope ratio of FLUX on the surface of the earth is measured by the time series of the isotope ratio of FLUX on the surface of the earth. The isotope ratio of FLUX on the surface of the earth is measured by the time series of the isotope ratio of FLUX on the surface of the earth. Large-scale circulation is reflected in local influences. Last year's analysis, precipitation and water vapor isotope ratio are consistent, water vapor isotope ratio changes, atmospheric circulation field changes reflect, this year's analysis results, precipitation and evaporation of water change, water vapor isotope ratio changes precipitation isotope ratio is consistent, The necessity of isotope detection in large cyclic motion is demonstrated in this paper. (3)Isotope large-scale cycling test results to identify existing isotope large-scale cycling test results, the latest version of CCSR/NIES/FRCGC migration operations, such as the introduction of the first line, the correction of the first line, the detection of the isotope ratio characteristics of the reproduction of the possible. The latest results show that the isotope ratio of precipitation decreases in the inland direction during summer, and the characteristics of precipitation decrease in the inland direction. The seasonal variation of isotope ratio in precipitation is due to the seasonal variation of isotope ratio in surface soil and water and the seasonal variation of isotope ratio in summer precipitation. In summer, the soil moisture content and the isotope ratio in summer precipitation are the most important factors affecting the isotope distribution of the evaporated water. This is the first time that a snow storm has occurred.

项目成果

Direct observation of stable isotope in land surface evaporation on the Tibetan Plateau

青藏高原地表蒸发稳定同位素的直接观测

• 期刊: Hydrological Processes (投稿中)
• 作者: N.Kurita;K.Yoshimura
• 通讯作者: K.Yoshimura

Isotopic composition and origin of snow over Siberia

• DOI: 10.1029/2004jd005053
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: Journal of Geophysical Research
• 作者: N. Kurita;A. Sugimoto;Y. Fujii;T. Fukazawa;V. Makarov;O. Watanabe;K. Ichiyanagi;A. Numaguti;N. Yoshida