人為起源の気候変動の進展に伴い、気候臨界または気候ティッピングと呼ばれる地球システムの不可逆な変化が近未来に起こることが危惧されています。気候変動がもたらす影響は様々ですが、気候ティッピングは「不可逆な変化」をもたらすことが特徴です。つまり、一度気候ティッピングが起これば、その後温室効果ガスの削減により地球の平均気温を下げることに成功したとしても、地球システムは少なくとも数世代では元に戻ることはできないと考えられています。人類文明に甚大な影響をもたらしうる気候ティッピングの存在やその発生時期を精緻に予測することはとても重要ですが、現状定量的な議論はあまり進んでいません。私たちは数理を軸としたアプローチでこの課題に挑みます

With the progression of anthropogenic climate change, there is growing concern that irreversible changes in the Earth system—known as climate tipping—may occur in the near future. Climate change brings a wide range of impacts, but what distinguishes climate tipping points is that they cause irreversible change. In other words, once a climate tipping occurs, even if humanity later succeeds in reducing greenhouse gas emissions and lowering the Earth’s average temperature, the Earth system is not expected to return to its original state for at least several generations. Precisely predicting the existence of climate tipping that could have profound consequences for human civilization, as well as the timing of their occurrence, is therefore extremely important. However, quantitative discussion of this issue has not progressed very far at present. We aim to tackle this challenge through a mathematics-centered approach. 

計画研究1: 古気候観測と気候モデルの統合で
探る気候臨界点の予測限界（岡崎班）

ヤンガードリアスや8.2kaイベントなどにおける大西洋南北熱塩循環の弱化・停止といった過去に起きた気候臨界に関する古気候記録を用い、気候モデルのパラメータを制約・拘束することを通じて、気候臨界の予測可能性の定量化を目指します。 

Research 1: Predictive Limits of Climate Tipping Explored by the Integration of Paleoclimate Observations and Climate Models (Okazaki Group)

Using paleoclimate records of past climate tipping events—such as the weakening or shutdown of the Atlantic Meridional Overturning Circulation during the Younger Dryas and the 8.2 ka event—we aim to quantify the predictability of climate tipping points by constraining climate model parameters.

計画研究2: 現代気候観測と気候モデルの統合で探る気候臨界点の予測限界（澤田班）

衛星観測登場以降の過去半世紀程度の現代気候の密で高精度な気候の年々変動（内部変動）の観測を用い、気候モデルのパラメータを制約・拘束することを通じて気候臨界の予測可能性を定量化し、現代におけるどの内部変動を気候モデルで再現することが気候臨界の予測にとって重要であるかを明らかにします。

Research 2: Predictive Limits of Climate Tipping Points Explored by the Integration of Modern Climate Observations and Climate Models (Sawada Group)

Using observations of the dense and highly precise year-to-year variability (internal variability) of the modern climate over roughly the past half century since the advent of satellite observations, we aim to quantify the predictability of climate tipping points by constraining climate model parameters. We will also clarify which aspects of internal variability in the present climate must be reproduced by climate models in order to improve predictions of climate tipping points.

計画研究3: アンサンブル予報を用いた臨界点の早期警戒信号構成（平田班）

モデル予測の不確実性が反映された多数の予測の時系列であるアン サンブル予報を活用して、気候臨界現象が出現する可能性に対する早期警戒信号の構成を目指します。この信号自体を予測に活用すると同時に、この信号の解釈から気候臨界現象の予兆現象を物理的に解釈することで、岡崎班・澤田班による気候臨界の予測限界を押し広げることを目指します。 

Research 3: Developing Early Warning Signals of Tipping Points Using Ensemble Forecasts
(Hirata Group)

Using ensemble forecasts—that is, time series of multiple predictions that reflect uncertainties in model projections—we aim to construct early warning signals for the possible emergence of climate tipping phenomena. These signals will be used directly for prediction, while their interpretation will also help us physically understand precursor phenomena associated with climate tipping events. Through this approach, we seek to extend the predictive limits of climate tipping explored by the Okazaki and Sawada groups.