IPSL-Perm-LandN: improving the IPSL Earth System Model to represent permafrost carbon-nitrogen interactions

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Important for climate modelers working on permafrost carbon feedbacks and carbon cycle dynamics.

🏛政策担当者:Provides improved science for carbon budget calculations and long-term climate targets.

抄録。気候変動下において、永久凍土土壌は大量の土壌炭素を大気中に放出する可能性を有する。しかしながら、第6次結合モデル相互比較プロジェクト（CMIP6）では、永久凍土炭素を表現した地球システムモデル（ESM）はわずか2つであり、両者とも同じ陸面モデルを共有していた。これにより、将来の永久凍土炭素動態は極めて不確実であり、気候変動のより信頼性の高い将来予測と残存炭素収支の推定を可能にするために、ESMへの永久凍土炭素の組み込みが緊急に必要であることが強調される。ここでは、高緯度陸上生態系をより良く表現することを目的とした、ピエール・シモン・ラプラス研究所（IPSL）ESM（CMIP6で使用）の改良版であるIPSL-Perm-LandNを提示する。主な開発点は、明示的な窒素循環と、主要な永久凍土の物理的・生物地球化学的プロセスの組み込みである。土壌水の凍結・融解に伴う潜熱はエネルギー収支において考慮され、土壌有機物と表層有機層（例えば、落葉落枝やコケ）による土壌の熱的断熱効果も考慮される。土壌有機炭素と窒素は、深度に依存した分解動態を持つ鉛直方向に解像され、これは永久凍土の段階的な融解が土壌生物地球化学に及ぼす影響を表現するための重要な特徴である。クリオターベーションは、有機物をより深い土壌層に埋没させる拡散プロセスとして表現される。CMIP6で使用されたモデルの以前のバージョンと比較して、永久凍土領域の範囲が大幅に改善され、シミュレートされた北極域の活動層厚が観測値とより良く一致することを示す。永久凍土土壌炭素貯蔵量は20倍に増加し、土壌表層3mで1006 PgCに達し、これは観測に基づく推定値と整合的である。我々は、永久凍土地域が過去150年間にわたって正味の炭素吸収源であったとシミュレートする（2005年から2014年の平均で+0.32±0.04 PgC yr−1）。これは主に北方林による炭素吸収によるものである。これは、我々のモデルで表現されていないプロセス（火災と河川性炭素損失）を考慮した場合、最近の環北極炭素収支推定値と同等である。全体として、永久凍土プロセスの組み込みにより、過去1世紀にわたる高緯度地域における人為的撹乱に対するモデルの応答が改善され、北極生態系の表現における前進を示すものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Abstract. Permafrost soils have the potential to release large amounts of soil carbon to the atmosphere under climate change. However, in the Sixth Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6), only two Earth System Models (ESM) represented permafrost carbon, both sharing the same land surface model. This makes future permafrost carbon dynamics highly uncertain and underscores the urgent need to include permafrost carbon in ESMs to enable more reliable future projections of climate change and remaining carbon budget estimates. Here, we present IPSL-Perm-LandN, an improved version of the Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL) ESM (used for CMIP6) aiming at better representing high-latitude land ecosystems. The main developments are the inclusion of an explicit nitrogen cycle and of key permafrost physical and biogeochemical processes. The latent heat associated with soil water freeze/thaw is taken into account in the energy budget, as well as soil thermal insulation by soil organic matter and a surface organic layer (e.g. litter or moss). Soil organic carbon and nitrogen are vertically resolved with depth-dependent decomposition dynamics, a key feature for representing the effect of gradual permafrost thaw on soil biogeochemistry. Cryoturbation is represented as a diffusion process that buries organic matter in the deeper soil layers. Compared to the previous version of the model used for CMIP6, we show that the extent of the permafrost region has improved significantly and that the simulated active layer thickness in the Arctic is in better agreement with observations. Permafrost soil carbon stocks have increased 20-fold to reach 1006 PgC in the top 3 m of soil, which is consistent with observation-based estimates. We simulate that the permafrost region has been a net carbon sink over the past 150 years (+0.32 ± 0.04 PgC yr−1 on average between 2005 and 2014), primarily due to carbon uptake from boreal forests. This is comparable with recent pan-Arctic carbon balance estimates, when accounting for unrepresented processes in our model (fire and riverine carbon losses). Overall, the inclusion of permafrost processes has improved the response of the model to anthropogenic perturbations in high latitudes over the past century, marking a step forward in the representation of Arctic ecosystems.

• semanticscholar https://doi.org/10.5194/gmd-19-661-2026first seen 2026-06-29 08:39:27 · last seen 2026-08-09 05:55:13