大気中の水循環をシミュレートする水同位体モデルを開発―水平解像度をこれまでの10倍相当に向上させて成果：国立環境研究所ほか
(2023年12月6日発表)
（国）国立環境研究所、気象庁気象研究所、東京大学、（国）海洋研究開発機構の共同研究グループは12月6日、大気中の水循環を追跡できる水同位体をトレーナーに用いた水同位体･全球高解像度大気モデルを開発し、水平解像度がこれまでの水同位体モデルよりも10倍相当高いシミュレーションに成功したと発表した。気象現象のメカニズム解明への貢献が期待されるという。
水同位体は、水H2Oを構成している元素H、Oの一部が重水素Dや18Oのような同位体に置き換わったもの。水は海や陸から蒸発して上空に昇り、上空で冷やされて凝結（ぎょうけつ）し雲を形成、雨となって海や陸に降る、という固体･液体･気体の相変化を伴って循環している。
同位体は重さが違うため、大気中におけるこの相変化により、混入度合いである同位体比に変化が生じ、その変化が履歴として保持される。このため水同位体は大気中の水循環を追跡できるトレーサーとしての役割を担う。
近年、水同位体比を計測する分光技術が進歩し、水同位体比に着目した水循環の精確な把握や自然災害予測などへの応用研究が盛んになっているが、これまでの水同位体モデルは水平解像度が100km以上と粗く、シミュレーションの能力が不足していたため、その向上が求められていた。
研究グループは今回、全球を高い水平解像度でシミュレートし、積乱雲やそれらが集まった巨大な雲を表現できる全球高解像度大気モデルNICAMに着目し、そのモデルに水の安定同位体の循環過程（WISO）を実装したNICAM-WISOを開発した。このモデルを用いて、水平解像度を14kmと設定した現在気候の再現シミュレーションを実施した。シミュレーションは世界最高レベルのスーパーコンピューター「富岳（ふがく）」を用いて行った。
その結果、これまでのモデルをはるかに超える水平解像度でのシミュレーションに成功した。NICAM-WISOはまた、水同位体比の地理的な分布だけではなく、水同位体比と、降水量や気温といった気象要素との関係も良く再現できたという。
