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気候モデルにおける対流表現と雲フィードバック・気候感度の関係

研究課題

研究課題/領域番号 20K04067
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関国立研究開発法人国立環境研究所

研究代表者

廣田 渚郎  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (30750616)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード気候感度 / 雲降水 / 気候モデル / 降水 / 対流 / 雲
研究開始時の研究の概要

二酸化炭素倍増時の気温上昇量で定義される気候感度には1.5~4.5℃の大きな不確実性がある。不確実性の最大の要因は、熱帯の下層雲の応答(フィードバック)が気候モデルごとに異なることである。一方、気候感度の値はモデルの対流の表現方法の設計に大きく依存することが知られている。本課題では、気候モデルの対流設計に着目して、数値実験とその結果解析を行い、対流が雲量を変化させ、雲フィードバックと気候感度に影響する仕組みを明らかにする。

研究成果の概要

本研究課題では、世界の多数の気候モデル(CMIP3, 5, 6)の実験出力の解析と、日本の気候モデルMIROCの数値実験を行った。地球温暖化の進行に伴い、大気下層(高度~2000m程度)の雲の量は減少し、雲の日傘効果が弱くなることで温暖化が加速すると考えられている。また、大気上層(~10000m程度)の雲は、温暖化に伴って高さが高くなることで、雲の温室効果が強くなり、温暖化が加速する。しかし、多くの気候モデルは下層雲と上層雲の量を過小評価しており、これらの雲の正のフィードバックが不十分であることが示された。これらの成果は、2本の論文として国際学術誌で発表された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気候モデルによる気候変動予測には大きな不確実性がある。例えば、IPCC AR6で参照されている気候モデルによって予測されるCO2倍増時の気温上昇量には1.8-5.6℃の幅がある。本研究課題では、気候変動予測の不確実性の最大の要因である、雲・降水プロセスを調べ、それらが温暖化を加速するメカニズムを示した。更にその理解に基づいて、気候変動における雲の働き(雲フィードバック)の不確実性を低減することに成功した。これらの成果は、気候モデルによるより精緻な気候変動予測に繋がるものである。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Lawrence Livermore National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Impacts of precipitation modeling on cloud feedback in MIROC62022

    • 著者名/発表者名
      Hirota, N., T. Michibata, H. Shiogama, T. Ogura, and K. Suzuki
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 5

    • DOI

      10.1029/2021gl096523

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emergent constraints on future precipitation changes2022

    • 著者名/発表者名
      Shiogama, H., M. Watanabe, H. Kim, N. Hirota
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 602 号: 7898 ページ: 612-616

    • DOI

      10.1038/s41586-021-04310-8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Underestimated marine stratocumulus cloud feedback associated with overly active deep convection in models2021

    • 著者名/発表者名
      Hirota, N., Ogura, T., Shiogama, H., Caldwell, P., Watanabe, M., Kamae, Y., and Suzuki, K.
    • 雑誌名

      Environmental Research Letters

      巻: 16(7) 号: 7 ページ: 074015-074015

    • DOI

      10.1088/1748-9326/abfb9e

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] MIROC6における降水過程精緻化による雲の温暖化応答への影響2022

    • 著者名/発表者名
      廣田 渚郎, 道端 拓朗, 塩竈 秀夫, 小倉 知夫, 鈴木健太郎
    • 学会等名
      JpGU
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Impacts of Precipitation Modeling on cloud response to global warming in MIROC62022

    • 著者名/発表者名
      Hirota, N., T. Michibata, H. Shiogama, T. Ogura, and K. Suzuki
    • 学会等名
      CFMIP
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MIROCにおける雲・降水プロセス高度化の雲フィードバックへの影響2022

    • 著者名/発表者名
      廣田 渚郎, 道端 拓朗, 塩竈 秀夫, 小倉 知夫, 鈴木健太郎
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CMIP5/6における対流活動に着目した下層雲フィードバックの不確実性の制約2021

    • 著者名/発表者名
      廣田 渚郎, 小倉 知夫, 塩竈 秀夫, Peter Caldwell, 渡部 雅浩, 釜江陽一, 鈴木健太郎
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Underestimated marine stratocumulus cloud feedback associated with overly active deep convection in models2021

    • 著者名/発表者名
      Nagio Hirota, T. Ogura, H. Shiogama, P. M. Caldwell, M. Watanabe, Y. Kamae, and K. Suzuki
    • 学会等名
      CFMIP 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CMIP5/6モデルにおける過剰な深い対流と気候感度の過小評価2020

    • 著者名/発表者名
      廣田 渚郎, 小倉 知夫, 塩竈 秀夫, 渡部 雅浩, 釜江陽一, 鈴木健太郎
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 気候変動から世界をまもる30の方法2021

    • 著者名/発表者名
      国際環境NGO FoE Japan 気候変動・エネルギーチーム
    • 総ページ数
      176
    • 出版者
      合同出版
    • ISBN
      9784772614450
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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