2012 Fiscal Year Annual Research Report
三次元大気放射モデルを用いた全球雲解像放射収支の解明
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24340116
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
太田 芳文 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 研究員 (70442697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 春磨 山口大学, 理工学研究科, 助教 (90374909)
岩渕 弘信 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80358754)
櫻井 篤 新潟大学, 工学部, 助教 (20529614)
関口 美保 東京海洋大学, 海洋工学部, 准教授 (00377079)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 気象学 / 大気放射 / エネルギー収支 / モデル化 |
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| Research Abstract |
雲を解像する空間スケールでは雲の不均質性と三次元放射伝達の効果が顕著であり、地球放射エネルギー収支を議論する上で重要性が認識されつつある。本研究課題では、高速かつ高精度の広帯域三次元大気放射モデルの開発を行い、雲の三次元放射効果を定量化することを主目的としている。
今年度は放射モデルの中核部分である三次元放射伝達モデルの開発・改良と、雲散乱・気体吸収等の光学モデルの開発・整備を行った。具体的には、モンテカルロ法に基づいた三次元放射伝達スキームを精査し、三次元放射フラックスと放射加熱率の計算に特化した放射伝達モデルを開発した。開発したモンテカルロ放射伝達モデルは、太陽光と大気の熱放射について、モデル光子の輸送経路に沿ってエネルギー吸収による放射加熱を解析的にサンプリングする解法を採用したことから、放射加熱率の計算精度が特に優れていることが分かった。
また、モンテカルロ放射伝達モデルと比較するために、三次元大気を対象にした明示的放射伝達モデルの開発を進めた。本年度は特に明示的解法の基本スキームの開発に注力し、可視・赤外両波長において地表面反射を考慮できる放射伝達モデルの構築を行った。さらにマルチグリッド法を導入し、放射伝達計算の効率化のために有効な手法であることを確認した。
本研究課題で開発している三次元放射モデルの性能評価と高度化のためには、他モデルとの比較が重要である。比較の規範となる一次元大気放射モデルmstrnXの高度化を目指し、氷粒子に代表される非球形粒子による散乱過程を導入した。これに伴い、観測や実験室での測定などによるデータを収集し、様々な粒子タイプについて計算できるよう光学データベースの整備を行った。
一方、大気放射モデルの応用を目指して、薄明の空の観測と3次元放射伝達モデルによるシミュレーションを行い、対流圏エアロゾルの量が薄明の空の色に強く影響していることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では広帯域三次元大気放射モデルの開発を行い、雲の三次元放射効果を定量化することを主目的としている。今年度、モデル中核部分であるモンテカルロ法と近似解法による三次元放射伝達計算モデルの開発と性能評価、及び雲散乱等の光学モデルの開発・整備を行ったことで、三次元放射効果の見積もりを行うために必要なモデルの基本要素と、光学データが着実に整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までの進捗状況を踏まえて、本研究課題の中核部分である広帯域三次元大気放射モデルの開発・高度化を進め、雲解像力学モデルに適用可能な放射モデルの構築を目指す。また、モデル開発・実験結果等について、国内外の学会・学術論文等での研究発表と、最新の学術情報の収集に努める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度(H24)は本研究課題が開始して1年目であったことから、研究成果の海外学会での発表、論文投稿、及び英文校正等のために計上していた経費の執行が少なかった。これらは基本的には使用目的を変えずに翌年度に執行する予定であるが、経費の配分については翌年度の交付申請分と合わせて調整する予定である。
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