雲の対流圏調節の不確実性と瞬時放射強制力

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05657
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 小倉 知夫 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (10370264)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 気候変化 / 放射強制力 / 対流圏調節 / 気候感度 / 雲 / 降水

研究実績の概要

大気中のCO2濃度増加に伴う気候変化を全球気候モデル(GCM)を用いた数値シミュレーションで予測する際、問題となるのは、地表気温の上昇幅が複数のGCM間でばらつくことである。こうしたばらつきが生じる一因として、雲の対流圏調節の重要性が指摘されている。雲の対流圏調節とは、CO2増加がもたらす大気中の放射加熱（瞬時放射強制力）により、地表気温が上昇する前に対流圏の雲が変化する現象を指す。一般的には雲の面積が減少するが、その減少幅がGCM間でばらつくため、地表気温の上昇幅にもばらつきが生じることが知られている。
なぜ、雲の対流圏調節がGCM間でばらつくのか。近年、提唱された仮説によると、CO2の増加による瞬時放射強制力がGCM間でばらつくことが一因とされている。この仮説を検証するため、本研究では５つのGCMを用いて数値実験を行った。まず、１）５つのGCMで雲の対流圏調節を診断し、各GCMの出力を標本とした。次に、２）５つのGCMでCO2濃度4倍増による瞬時放射強制力を診断し、それを１つのGCMに境界条件の熱源として与えて雲などの応答を診断した。そして、各熱源に対して得られた応答を標本とした。最後に、標本間のばらつきを１）と２）で比較した。
その結果、１）のばらつきと２）のばらつきの間には相関があり、前者を後者である程度説明できることが分かった。例えば、大気上端の雲放射効果に注目すると　相関係数は0.96であった。このような相関が生じる仕組みを調べたところ、瞬時放射強制力による加熱が対流圏下層で強く加わるGCMでは下層雲の減少が顕著であり、雲放射効果が正に大きくなることが分かった。逆に、対流圏上層に加熱が強く加わるGCMでは上層雲の減少が顕著となり、雲放射効果が負に大きくなる様子が見られた。以上の結果は仮説と整合的であり、仮説に対する信頼性は高まった。

研究成果

• [国際共同研究] Met Office Hadley Centre/University of Exeter(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Met Office Hadley Centre/University of Exeter
• [雑誌論文] Description and basic evaluation of simulated mean state, internal variability, and climate sensitivity in MIROC6 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatebe, H., T. Ogura, T. Nitta, Y. Komuro, K. Ogochi, T. Takemura, K. Sudo, M. Sekiguchi, M. Abe, F. Saito, M. Chikira, S. Watanabe, M. Mori, N. Hirota, Y. Kawatani, T. Mochizuki, K. Yoshimura, K. Takata, R. O’ishi, D. Yamazaki, T. Suzuki, M. Kurogi, T. Kataoka, M. Watanabe, and M. Kimoto
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 12 ページ: 2727-2765
  • DOI: https://doi.org/10.5194/gmd-12-2727-2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A new method for understanding inter-model difference in low cloud feedback (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T. and M. J. Webb
  • 学会等名: CFMIP meeting
  • 国際学会
• [備考] 研究者紹介
  • URL: https://www.nies.go.jp/researchers/100120.html