JP2002340881A - 大気ー海洋間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法 - Google Patents
大気ー海洋間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法Info
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- JP2002340881A JP2002340881A JP2001150808A JP2001150808A JP2002340881A JP 2002340881 A JP2002340881 A JP 2002340881A JP 2001150808 A JP2001150808 A JP 2001150808A JP 2001150808 A JP2001150808 A JP 2001150808A JP 2002340881 A JP2002340881 A JP 2002340881A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P90/84—Greenhouse gas [GHG] management systems
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- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 大気ー海洋間における二酸化炭素の交換の物
理的過程、化学的過程を動的にシミュレートし、交換の
動的変動をシステムモデルで表現し、時々刻々変わる海
洋の二酸化炭素分圧を時系列で算出し、二酸化炭素ガス
の地球上における挙動を定量的に明らかにすることを課
題とする。 【解決手段】 大気中の二酸化炭素分圧、海洋中の二酸
化炭素分圧からその偏差量を計算し、つぎにこの偏差量
から海上風速、海面水温、塩分濃度、表面混合層の厚さ
を加味して混合層から海洋への二酸化炭素の変動交換量
を計算し、つぎにこの変動交換量から海水中の全二酸化
炭素量と現在の全二酸化炭素を加味して次の全二酸化炭
素量を計算し、つぎにこの全二酸化炭素から海洋中の二
酸化炭素分圧を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧を
計算し、この二酸化炭素分圧を前記偏差量の計算にフィ
ードバックして連続的に海洋中の二酸化炭素分圧を計算
する。
理的過程、化学的過程を動的にシミュレートし、交換の
動的変動をシステムモデルで表現し、時々刻々変わる海
洋の二酸化炭素分圧を時系列で算出し、二酸化炭素ガス
の地球上における挙動を定量的に明らかにすることを課
題とする。 【解決手段】 大気中の二酸化炭素分圧、海洋中の二酸
化炭素分圧からその偏差量を計算し、つぎにこの偏差量
から海上風速、海面水温、塩分濃度、表面混合層の厚さ
を加味して混合層から海洋への二酸化炭素の変動交換量
を計算し、つぎにこの変動交換量から海水中の全二酸化
炭素量と現在の全二酸化炭素を加味して次の全二酸化炭
素量を計算し、つぎにこの全二酸化炭素から海洋中の二
酸化炭素分圧を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧を
計算し、この二酸化炭素分圧を前記偏差量の計算にフィ
ードバックして連続的に海洋中の二酸化炭素分圧を計算
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は大気ー海洋間におけ
る二酸化炭素交換の動的変動の計算方法に関する。
る二酸化炭素交換の動的変動の計算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように大気中に放出された二酸化
炭素は雨、風等により海洋中に吸収され、二酸化炭素は
その間の交換が活発に行われ、特に海洋は二酸化炭素の
リザーバとして重要な役割をになっている。
炭素は雨、風等により海洋中に吸収され、二酸化炭素は
その間の交換が活発に行われ、特に海洋は二酸化炭素の
リザーバとして重要な役割をになっている。
【０００３】しかし現在その大気ー海洋間における二酸
化炭素の交換量の解析は月毎或いは季節毎の平均的な解
析に終始しており、その妥当性の評価も長く議論され、
その吸収量は正確には見積もられていないのが現状であ
る。その理由として第一に大気ー海洋間での交換の物理
的過程が複雑であること、第二に二酸化炭素が海洋中に
溶け込んだ際に多くの化学的変化が生じること等であ
る。さらにこれらの現象が相互に作用し、非常に複雑な
交換過程となっていることである。
化炭素の交換量の解析は月毎或いは季節毎の平均的な解
析に終始しており、その妥当性の評価も長く議論され、
その吸収量は正確には見積もられていないのが現状であ
る。その理由として第一に大気ー海洋間での交換の物理
的過程が複雑であること、第二に二酸化炭素が海洋中に
溶け込んだ際に多くの化学的変化が生じること等であ
る。さらにこれらの現象が相互に作用し、非常に複雑な
交換過程となっていることである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】その問題を解決するた
め時系列で動的な解析が望まれている。本発明は、この
複雑な大気ー海洋間における二酸化炭素の交換の物理的
過程、化学的過程を動的にシミュレートし、交換の動的
変動をシステムモデルで表現し、時々刻々変わる海洋の
二酸化炭素分圧を時系列で算出することを可能とし、こ
の結果から正味の交換量の算出が可能となり、地球温暖
化の主原因とされる二酸化炭素ガスの地球上における挙
動を定量的に明らかにし、これにより今まで不可能であ
った海洋の吸収量を正しく見積もることが可能となり、
地球上における温室効果ガス抑制等に正しい資料を提供
するものである。
め時系列で動的な解析が望まれている。本発明は、この
複雑な大気ー海洋間における二酸化炭素の交換の物理的
過程、化学的過程を動的にシミュレートし、交換の動的
変動をシステムモデルで表現し、時々刻々変わる海洋の
二酸化炭素分圧を時系列で算出することを可能とし、こ
の結果から正味の交換量の算出が可能となり、地球温暖
化の主原因とされる二酸化炭素ガスの地球上における挙
動を定量的に明らかにし、これにより今まで不可能であ
った海洋の吸収量を正しく見積もることが可能となり、
地球上における温室効果ガス抑制等に正しい資料を提供
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、大気中の二酸
化炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2か
らその偏差量dpＣＯ2 を計算し、つぎにこの偏差量dpＣ
Ｏ2 から海上風速Wind、海面水温Temp、塩分濃度Sal、
表面混合層の厚さMLDを加味して混合層から海洋への二
酸化炭素の変動交換量dTＣＯ2 を計算し、つぎにこの変
動交換量dTＣＯ2から海水中の全二酸化炭素量uTＣＯ2
と現在の全二酸化炭素TＣＯ2 (k) を加味して次の全二
酸化炭素量TＣＯ2 (k+1) を計算し、つぎにこの全二酸
化炭素TＣＯ 2 (k) から海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2
を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算
し、この二酸化炭素分圧pＣＯ2 を前記偏差量dpＣＯ2
の計算にフィードバックして連続的に海洋中の二酸化炭
素分圧pＣＯ2 を計算することを特徴とする大気ー海洋
間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法であ
る。
化炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2か
らその偏差量dpＣＯ2 を計算し、つぎにこの偏差量dpＣ
Ｏ2 から海上風速Wind、海面水温Temp、塩分濃度Sal、
表面混合層の厚さMLDを加味して混合層から海洋への二
酸化炭素の変動交換量dTＣＯ2 を計算し、つぎにこの変
動交換量dTＣＯ2から海水中の全二酸化炭素量uTＣＯ2
と現在の全二酸化炭素TＣＯ2 (k) を加味して次の全二
酸化炭素量TＣＯ2 (k+1) を計算し、つぎにこの全二酸
化炭素TＣＯ 2 (k) から海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2
を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算
し、この二酸化炭素分圧pＣＯ2 を前記偏差量dpＣＯ2
の計算にフィードバックして連続的に海洋中の二酸化炭
素分圧pＣＯ2 を計算することを特徴とする大気ー海洋
間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法であ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の計算方法の一実
施の形態の概略を示すブロック図で、（１）は大気中の
二酸化炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ
2 からその偏差量dpＣＯ2 を計算する回路で、以下の
(1)式の計算を行う加算回路である。
施の形態の概略を示すブロック図で、（１）は大気中の
二酸化炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ
2 からその偏差量dpＣＯ2 を計算する回路で、以下の
(1)式の計算を行う加算回路である。
【０００７】（２）はこの偏差量dpＣＯ2 から海上風速
Wind、海面水温Temp、塩分濃度Sal、表面混合層の厚さM
LDを加味して混合層から海洋への二酸化炭素の変動交換
量dTＣＯ2 を計算する回路で、以下の(2)式の計算を行
う演算回路で、上記海上風速Wind、海面水温Temp、塩分
濃度Salの伝達関数 F(s)（(14)式参照）の演算を行う回
路（２ａ）と、表面混合層の厚さMLDの補正演算（(1
5)、(16)式参照）を行う回路（２ｂ）とよりなる。
Wind、海面水温Temp、塩分濃度Sal、表面混合層の厚さM
LDを加味して混合層から海洋への二酸化炭素の変動交換
量dTＣＯ2 を計算する回路で、以下の(2)式の計算を行
う演算回路で、上記海上風速Wind、海面水温Temp、塩分
濃度Salの伝達関数 F(s)（(14)式参照）の演算を行う回
路（２ａ）と、表面混合層の厚さMLDの補正演算（(1
5)、(16)式参照）を行う回路（２ｂ）とよりなる。
【０００８】（３）はこの変動交換量dTＣＯ2 から海水
中の全二酸化炭素量uTＣＯ2 と現在の全二酸化炭素TＣ
Ｏ2 (k) を加味して次の全二酸化炭素量TＣＯ2 (k+1)
を計算する回路で、以下の(3)式の計算を行う加算回路
である。
中の全二酸化炭素量uTＣＯ2 と現在の全二酸化炭素TＣ
Ｏ2 (k) を加味して次の全二酸化炭素量TＣＯ2 (k+1)
を計算する回路で、以下の(3)式の計算を行う加算回路
である。
【０００９】（４）はこの全二酸化炭素TＣＯ2 (k) か
ら海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を引いて現在の海洋
中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算する回路で、以下の
(4)式の計算を行う演算回路である。
ら海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を引いて現在の海洋
中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算する回路で、以下の
(4)式の計算を行う演算回路である。
【００１０】（５）は次の全二酸化炭素量TＣＯ2 (k+1)
から現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 に補正する
遅れ要素z-1 を乗算計算する回路で、以下の(5)式の計
算を行う演算回路で、その計算結果、全二酸化炭素TＣ
Ｏ2 は前記加算回路（３）にフィードバックするもので
ある。
から現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 に補正する
遅れ要素z-1 を乗算計算する回路で、以下の(5)式の計
算を行う演算回路で、その計算結果、全二酸化炭素TＣ
Ｏ2 は前記加算回路（３）にフィードバックするもので
ある。
【００１１】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】 （６）はこの二酸化炭素分圧pＣＯ2 を前記偏差量dpＣ
Ｏ2 の計算にフィードバックする回路である。図１で分
かり易くするために電子回路で表現したが、実際には上
記の計算はパソコンのソフトで行っている。
Ｏ2 の計算にフィードバックする回路である。図１で分
かり易くするために電子回路で表現したが、実際には上
記の計算はパソコンのソフトで行っている。
【００１２】つぎに本発明の計算方法のシステムの伝達
関数 H(z)を計算すると、上記(5)、(3)式より、
関数 H(z)を計算すると、上記(5)、(3)式より、
【数６】 (4)、(6)式より、
【数７】 また、(2)、(1)式より、
【数８】 (7)、(8)式より、
【数９】 また、(4)式より、
【数１０】 (10)式より、
【数１１】 ここで、uTＣＯ2 (k)=0 とすると、(11)式は、
【数１２】 また、伝達関数 H(z) は、
【００１３】
【数１３】
【００１４】つぎに、本発明の計算方法のシステムの海
面境界過程の伝達関数 F(s) を計算すると、
面境界過程の伝達関数 F(s) を計算すると、
【数１４】 １）表面混合層の厚さ（ＭＬＤ）
【数１５】 ２）ＣＯ2 炭酸ガス交換係数Ｅ（Whitecapモデル） (1) ＣＯ2 交換速度（ＫＬ）
【数１６】 (2) 炭酸ガス交換係数（Ｅ）
【数１７】 シュミット数は、
【数１８】 溶解度 r(moles/1 atm) は、
【数１９】
【００１５】つぎに、本発明の計算方法のシステムの海
水中のＣＯ2 の関係式（F(T)）を計算すると、
水中のＣＯ2 の関係式（F(T)）を計算すると、
【数２０】
【００１６】図２は北太平洋上のステーションにおける
上記本発明の計算方法の一実施の形態の海洋中の二酸化
炭素分圧の時間に対する変動を示す時系列観測データの
計測された実側値（実線）と、計算された推定値（点
線）との結果を示すグラフで、両者は良く一致してい
る。
上記本発明の計算方法の一実施の形態の海洋中の二酸化
炭素分圧の時間に対する変動を示す時系列観測データの
計測された実側値（実線）と、計算された推定値（点
線）との結果を示すグラフで、両者は良く一致してい
る。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明は大気中の二酸化
炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 から
その偏差量dpＣＯ2 を計算し、つぎにこの偏差量dpＣＯ
2 から海上風速Wind、 海面水温Temp、 塩分濃度Sal、
表面混合層の厚さMLD を加味して混合層から海洋への二
酸化炭素の変動交換量dTＣＯ2 を計算し、つぎにこの変
動交換量dTＣＯ2 から海水中の全二酸化炭素量uTＣＯ2
と現在の全二酸化炭素TＣＯ2 (k) を加味して次の全二
酸化炭素量TＣＯ2 (k+1) を計算し、つぎにこの全二酸
化炭素TＣＯ2 (k) から海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2
を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算
し、この二酸化炭素分圧pＣＯ2 を前記偏差量dpＣＯ2
の計算にフィードバックして連続的に海洋中の二酸化炭
素分圧pＣＯ2を計算するので、時々刻々変わる海洋の二
酸化炭素分圧を時系列で算出することを可能とし、この
結果から正味の交換量の算出が可能となり、地球温暖化
の主原因とされる二酸化炭素ガスの地球上における挙動
を定量的に明らかにし、これにより今まで不可能であっ
た海洋の吸収量を正しく見積もることが可能となり、地
球上における温室効果ガス抑制等に正しい資料を提供す
るものである。
炭素分圧PＣＯ2 、海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 から
その偏差量dpＣＯ2 を計算し、つぎにこの偏差量dpＣＯ
2 から海上風速Wind、 海面水温Temp、 塩分濃度Sal、
表面混合層の厚さMLD を加味して混合層から海洋への二
酸化炭素の変動交換量dTＣＯ2 を計算し、つぎにこの変
動交換量dTＣＯ2 から海水中の全二酸化炭素量uTＣＯ2
と現在の全二酸化炭素TＣＯ2 (k) を加味して次の全二
酸化炭素量TＣＯ2 (k+1) を計算し、つぎにこの全二酸
化炭素TＣＯ2 (k) から海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2
を引いて現在の海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算
し、この二酸化炭素分圧pＣＯ2 を前記偏差量dpＣＯ2
の計算にフィードバックして連続的に海洋中の二酸化炭
素分圧pＣＯ2を計算するので、時々刻々変わる海洋の二
酸化炭素分圧を時系列で算出することを可能とし、この
結果から正味の交換量の算出が可能となり、地球温暖化
の主原因とされる二酸化炭素ガスの地球上における挙動
を定量的に明らかにし、これにより今まで不可能であっ
た海洋の吸収量を正しく見積もることが可能となり、地
球上における温室効果ガス抑制等に正しい資料を提供す
るものである。
【図１】本発明の計算方法の一実施の形態の概略を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】北太平洋上のステーションにおける、上記本発
明の計算方法の一実施の形態の、海洋中の二酸化炭素分
圧の時間に対する変動を示す時系列観測データの実測値
と推定値との結果を示すグラフである。
明の計算方法の一実施の形態の、海洋中の二酸化炭素分
圧の時間に対する変動を示す時系列観測データの実測値
と推定値との結果を示すグラフである。
PＣＯ2 大気中の二酸化炭素分圧 pＣＯ2 海水中の二酸化炭素分圧 TＣＯ2 海水中の全炭酸 Wind 海上風速 Temp 海上水温 MLD 混合層の厚さ z-1 遅れ要素
Claims (1)
- 【請求項１】 大気中の二酸化炭素分圧PＣＯ2 、海洋
中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 からその偏差量dpＣＯ2 を
計算し、つぎにこの偏差量dpＣＯ2 から海上風速Wind、
海面水温Temp、塩分濃度Sal、表面混合層の厚さMLDを加
味して混合層から海洋への二酸化炭素の変動交換量dTＣ
Ｏ2 を計算し、つぎにこの変動交換量dTＣＯ2 から海水
中の全二酸化炭素量uTＣＯ2 と現在の全二酸化炭素TＣ
Ｏ2 (k) を加味して次の全二酸化炭素量TＣＯ2 (k+1)
を計算し、つぎにこの全二酸化炭素TＣＯ2 (k) から海
洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を引いて現在の海洋中の
二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算し、この二酸化炭素分圧p
ＣＯ2 を前記偏差量dpＣＯ2 の計算にフィードバックし
て連続的に海洋中の二酸化炭素分圧pＣＯ2 を計算する
ことを特徴とする大気ー海洋間における二酸化炭素交換
の動的変動の計算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001150808A JP2002340881A (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 大気ー海洋間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001150808A JP2002340881A (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 大気ー海洋間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002340881A true JP2002340881A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18995765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001150808A Withdrawn JP2002340881A (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 大気ー海洋間における二酸化炭素交換の動的変動の計算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002340881A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105510527A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 上海海洋大学 | 研究海-气气体交换速度实验的气体交换水槽及其使用方法 |
| CN115032337A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-09 | 中国石油大学(华东) | 一种最大化co2封存效率的盐水预抽量和回注量计算方法及场地试验验证方法 |
| CN117871793A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-12 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种考虑降水影响的海-气二氧化碳通量估测方法 |
-
2001
- 2001-05-21 JP JP2001150808A patent/JP2002340881A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105510527A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 上海海洋大学 | 研究海-气气体交换速度实验的气体交换水槽及其使用方法 |
| CN115032337A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-09 | 中国石油大学(华东) | 一种最大化co2封存效率的盐水预抽量和回注量计算方法及场地试验验证方法 |
| CN117871793A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-12 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种考虑降水影响的海-气二氧化碳通量估测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |