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| ミランコヴィッチメニューへ戻る ミランコヴィッチ理論と気候-7 MILANKOVITCH THEORY AND CLIMATE A. Berger Berger, Institut d'Astronomie et de Geophysique G. Lema•tre, Universit• Catholique de Louvain Louvain-la-Neuve, Belgium pdf 原文 ミランコヴィッチ理論と気候2 ミランコヴィッチ理論と気候3 ミランコヴィッチ理論と気候4 ミランコヴィッチ理論と気候5 ミランコヴィッチ理論と気候6 ミランコヴィッチ理論と気候7 ミランコヴィッチ理論と気候8 ミランコヴィッチ理論と気候9 ミランコヴィッチ理論と気候10 ミランコヴィッチ理論と気候11 ミランコヴィッチ理論と気候12 例えば、12万5千年前のエミアン間氷期（図19）では、7月にはすべての緯度で過日射しが発生しており、特に北極地域では、正の偏差が最大12％に達し、1万年前の最後の気候の最適化の時も同様であった。  図19. 日射量の西暦1950年の値からの長期的な偏差の推移。これらの値は、北極点から南極点までの各緯度と、紀元前２０００年から紀元前１００年までの期間について示されている。実線は正の偏差（現在よりも高い日射量）を示し、破線は実際の日射量を下回る日射量を特徴づけている[Berger, 1978a, b, d]（単位は１日当たり平方センチメートル当たりのカロリー）。 これは、氷床が溶け始めるのに必要な数千年の遅れを考慮すると、特に重要なことである。しかし、1975年に導入された詳細な季節周期の進化はさらに重要であり、いわゆる日射シグネチャーの概念につながっている[Berger, 1976b]。バルバドス [II (124 kyr B.P.) と-I (103 kyr B.P.) の海の高山 [Broecker et al., 1968] に関連したよく知られた段階は、明らかに約10%の過日射に対応しており(図20)、同位体比5dに対応する115 kyr B.P.での中止的な氷河期によって分離されています。  図20, 紀元前200年から紀元前100年までの日射量シグネチャ. 図の左上に縦軸のスケールを示す。時間は千年単位、時間ステップは 1000 年 [Berger, 1979b] 5と4の間の主要な氷河期の遷移である72 kyr B.P.の間は日射量が不足しており（図21）、より重要なことは、この日射量の低下は、主要なWurm氷河期全体の間の有意な増加によって補われていないということです。さらに重要なことは、この日射量の低下は、Wurm氷河期全体の間には、大きな増加は見られなかったということである（図21）。  図21. 紀元前100年から現在までの図20と同じ [Berger, 1979b]。 実際、8.3万年前から18万年前までの間には、北緯45度の北側で2.5×1025calの太陽エネルギー不足があったが、これは、18万年前の巨大な氷床の形成に必要な雪の形成中に大気中に解放された潜熱を補うのにほぼ十分である[Mason, 1976]。最後に、夏の日射量が十分に増加し始めたのは、紀元前15年以前ではなく、紀元前6年の気候最適値につながった。-これらの軌道上に誘起された日射量の変化に対する気候応答のモデ リングの入門として、これらの地球外日射量の変動は、約 3000 年の間の日射量と比較することができる。 コアの位置と Tricot and Berger [1988]による気候放射モデルの性質では, 大気は3つの層に分けられており, 例えば, 2番目の層では, 大気中の日射量が多くなっている. 例えば、2番目のものは平均化された雲で埋め尽くされている。41キロサイクルは見られず、過去25万年の大西洋海面水温では23キロサイクルが支配的である(図17)。 これらのスペクトルは、気候系が日射強制にどのように反応するか、また、日射の種類に敏感であるかに依存するので、これはそれほど驚くべきことではない。実際、分子吸収（H20, C02, 03, エアロゾルによる）と散乱（空気、エアロゾル、雲による）の間の高い相互作用は、デルタエディントン法で処理されるという評判の高いミランコビッチの考えに反しています。 各均質層の反射と透過を組み合わせて、Fouquart and Bonnel [1980] が提示した上昇法に従って下向きフラックスと上向きフラックスを計算する. 他の理論的な三角点緯度との比較は, 低緯度では年周放射スキームのみを記録するのに対し, この太陽は斜角信号の緯度を記録しなければならず, 観測は, 1つのために十分に正確であることを示している(図18a)が, 現在の大気の日射パラメータを正しく再現するための緯度依存性は, より複雑である: 明確な条件. 予想されるように, 640 ベルガーの振幅は. Milankovltch Theory and Climate CALORIC SEASON INSOLATION スペクトル - , 90 N i - J- , 60 N I I , 3ON - 30 s i' A_A s90 S i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 図 18a. 北半球熱量夏(NHCS)と北半球熱量冬(NHCW)の7緯度における 熱量日射のスペクトル解析. 垂直方向のスケールは相対単位であり、各周波数帯で説明される分散量に比例する(期間は千年単位)。 日射量の長期変動は、現在のパラメータを仮定した熱帯モデルの緯度よりも極域の方が大きいこの放射日射量から計算された「最上部緯度での日射量は、本質的に大気の減衰によるもの」であり、高地表面のアルベドは約2分の1に減少するが、極域以上の地域では減少する。これらの要因の両方はまた、すべての一般的なパターンは、夏半球の大緯度の特定の動作、特に日射のスケールの緯度勾配（図南側のもの（図22））のために責任がある高極性を除いて、残っています。  図22. 1月中旬の日射量の現在値からの乖離の長期変動。これらの値は、20万年から10万年の間の、1平方メートル当たりのワット数で示されている。 上）「大気圏上部」の日射量。中）地表の入射日射。下）地表の吸収日射。実線は正の偏差、破線は現在の値以下の日射量を示す [Tricot and Berger, 1988]。 この変化は、高 23）：地球外日射スペクトルの緯度勾配 j- /- I 60 S , i i i i i i i i i i i 23 4-j- -s 30 N 90 N 60 N 図 18b. 図 18b. 4 月中旬の日射量については図 18a と同じである。3 月、6 月、9 月、12 月の中間日射量については図 18a と同じである [Berger and Pestiaux, 1984]。 Berger. ミランコビッチ理論と気候 641 ß ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' -00 180 180 170 1 -0 1 SO 140 1 -0 1 -0 1 -0 I I 0 1 O0 図 19. 日射量の西暦1950年の値からの乖離の長期変動。これらの値は、北極点から南極点までの各緯度と、紀元前 200 kyr から紀元前 100 kyr までの期間について示されている。実線は正の偏差（現在よりも高い日射量）を表し、破線は実際の値よりも低い日射量を表している [Berger, 1978a, b, d]（単位は以下の通り）。 1日あたり1平方センチメートルあたりのカロリー）。) - o -o - - - - - - 30 - - o - - - - - - 30 - - - - 4s - - _? $日射は、吸収された日射（また、表面に入射する日射）のために、それは21,000年の範囲内の期間に対応するより高い周波数を示しているのに対し、40,000年の周期性によって特徴付けられる。7.古気候のモデル化 事実、地表に到達する日射に対しては、極緯度での減衰が大きいのが特徴であり、多くの研究者が周波数理論を駆動する30φ日射の天文学的な可能性を、異なる勾配の挙動の数値気候モデルで検証している。これらの結果は, 天文学的な周波数の一般的な計算を用いる際には注意が必要であることを意味している. これらのモデルは、特に日射パラメータの組み合わせを使用する場合には、地質学的記録のための時計としての歪みになる可能性があります。IOl IO2 IOl,. 115 116 118 119 121 12t. O JF MRM J JR$ONO O JF MR R$OND 0 JF MRM J JR$OND O JF MI:I R$OND 127 12fl 1-2 1t.3 111.6 111.7 1t.8 i t,.cj ISfl 151 176 15.1 I 151,. 179 1'55 180 157 182 158 18,.1 1513 I1•,. 160 185 161 162 18- 163 I- I- i 169 IC- I-) IPl 172 i- 20O O JF 11RM J JRSOND O JF 11R!'I J JR 50ND O JF 11RIIJ JRSOND O JF ftR ftJ JP, SONO INSOLATION SIGNATURE5 60 NORTH DEVIATION FROM MEAN -- 177 -- - - - 179 . - 160 - 161 - - - - It:- - - - - 1- - - - - - - - 18Z - - - i- - - - - I- - - - 190 - - 19- - - - 197 - - - 19- - - - - - - - - - - 19- - - - - - - - - - 198 - - - - 199 _ - - 0 - - - - BoPo - - - 図20, 紀元前200年から紀元前100年までの日射量シグネチャ。 図の左上に縦軸のスケールを示す。時間は千年単位、時間ステップは 1000 年 [Berger, 1979b]。 642 Berger. ミランコビッチ理論と気候 9 io i! 16 19 O Jl. MRM JJA$OND DJF MRM J JASON O O Jl. MRM J JRSDND O JI:MRM J JIq$ DND J I I I I I I I I I I I I I T I I Vœf-TICAI. -[ = 10LYIDAY I I I I I I I I I I I I I I I I I 26 SI 76 27 52 77 28 53 78 29 5-79 3O 55 8O 3-56 8! 82 57 82 33 58 83 •. 59 8• 36 • 6• 86 • 67 87 38 6:1 88 •0 65 •2 67 •3 68 •5 7O •8 73 98 •9 71,. 99 DJFMI:IMJJASOND DJFI-AMJJASDND DJI:MRMJJR$ONO DJI:MRMJJRSDND インソレーション 51CNATUEE5 60 NOI-TH DEVIATION F! 紀元前100年から現在までの図20と同じである[Berger, 1979b]。77 78 79 8o 82 83 8o 85 86 87 88 89 9o 91 93 9- 95 96 97 99 113oは、主に4つのタイプに分けられる。 (1)ゼロ次元-定性的に地アル数学的な]nodeisと同様の応答を得る、(2)過去15万年の季節的な気候モデルの論理的な記録。氷床モデルに明示的に結合されていない場合、そのモデルは軌道変動、(3)気候によって駆動されない純粋な氷床モデルは北半球の雪の限界が南にシフトし、(4)氷河期の間に現実的な20φで大気海洋区のモデル（これは氷床に結合された気候である。このモデルは、ノースとCoakleyの努力による計算の場合ではなく、氷のラインが移動する物理的なメカニズムのわずか3 øによって、理解の最近の進展につながっている[1979]、ここで25 kyr temで強制されたときに気候システム赤道上の緯度が天文学的に強制的に変化B.P.斜度最小に応答します）。) シュナイダーとトンプソンは、入射太陽放射のパターンで。このような [1979] はまた, このメカニズムの季節的なバージョンを導入し, 特に氷の帯状平均エネルギー収支気候モデルに関連している. シート, 岩石圏, 水文循環, アルベドの季節的・帯状変動と雲の性質, 熱慣性のアルベド温度フィード-帯状変動, 陸-海面温度勾配, CO2 循環, 海洋循環などが示されている. 例えば、Cess and Wronka [1979]は、単純な気候モデルの中での粗いパラメータ化を用いて、天頂角、生物学的アルベド、潜熱のフィードバックを組み合わせることで、軌道変動によって引き起こされる変化に対する地球のシミュレートされた気候の感度をいくつかの要因によって高めることができると結論づけた。 気候系の中で, 氷圏はおそらく軌道変動と同程度の時間スケールで応答する唯一の部分であり, Milankovitch 理論の有効性を証明するためには, 氷の季節的な広がりと非線形性が天文学的な日射量の摂動と相互作用して, シミュレーションが長期的な気候記録の特徴の一部を示すようになる可能性が高い. しかし、計算された記録は氷河-間氷期遷移の総体的な特徴をよくシミュレートしているが、60˚N の氷期最大値から気候最適値までの温度振幅は約 0.8˚K に過ぎないのに対し、CLIMAP のデータはそれを倍以上に大きくすべきであることを示唆しており、その位相は数千年早すぎた。 7.1. 7.1. 氷床モデルと 100 年周期 この位相差の不一致は、Suarfeedback が発見した極域の氷冠に関連するものであり、Suarez and Held [1979] の方程式にも適切に含まれなければならないと予想されていた。この点では、Suarezと平衡モデルとHeld [1979]は、深海循環が無視されているという事実と、地球規模のエネルギー収支のゾーン対称モデルを使用しており、氷床の正の水深40mの等温海での成長と崩壊貯蔵のシミュレーションの欠如からの熱を組み込んでいることに起因するものと考えられる。 Imbrie[1980]が想起したように、雪や海の高いアルベドによるフィードバックは、実際にはいくつかの指標があり、季節ごとに変化する日射量がある。彼らは, 非線形な振る舞いの一つの源が Berger であることを指摘している. ミランコビッチ理論と気候 643 eO4S30- IS- -;30 -4S -CO -76 -OO - LU CI 4s30 I-- 0 = - -o - - - - s - . j -o -eO4S0 -46 - ZOO 100 180 170 160 160 140 130 120 II0 100 I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I m I q; , . ß , _ , , , - m -_ , - ; t ,,is 30 -30 -,is -6o -76 '76 8o 30 -:30 -,is - oo -30 o -30 o -30 o -30 o -30 o -30 o -30 o -.90年前の現在 図22. 1 月中旬の日射量の現在値からの乖離の長期的変化。これらの値は、20 万年から 10 万年前までの期間で、1 ㎡当たりの日射量をワットで表したものである。中）地表の入射日射。下）地表の吸収日射。実線は正の偏差、破線は現在の値以下の日射量を示す [Tricot and Berger, 1988]。 ミランコヴィッチ理論と気候8につづく |