2021年9月22日 国立大学法人東京大学大気海洋研究所 プレスリリースにて
地球表層圏変動研究センター 佐藤正樹教授らが発表を行い、記事が掲載されました。
図１.上層雲の温暖化応答の概念図。矢印の太さはプロセスの速度を表す。温暖化によって上層雲の存在する高度はより気圧の低い高度へとシフトする。これに伴い粒子の落下速度は増し、雲粒子間の衝突頻度も増えて、衝突併合による成長も促進される。また、大気中の水分子がより自由に運動できるようになり昇華過程も促進される。このように温暖化に伴って上層雲のライフサイクルに関わるプロセスが促進され、上層雲を減少させる。
図２.（a）標準実験と、上部対流圏での雲粒子の落下速度および昇華過程の速度の圧力依存性を抑制した実験での上層雲量。これらの圧力依存性を抑制することで、現在・将来気候での上層雲高度での気圧の違いに伴うプロセスの速度の違いを抑制している。(b)いずれのケースも上層雲量は温暖化によって増加しているが、雲粒子の落下速度および昇華過程の速度の圧力依存性を抑制した実験では標準実験に比べて増加量が大きい。（c）上層雲量の温暖化応答の違いから見積もられた、雲量応答に対する落下速度・昇華過程の速度の圧力依存性の寄与はいずれも負となっており、共に温暖化時に雲量を減らす働きがあることを示している。
掲載内容
温暖化に伴う熱帯上層雲の高度の変化が上層雲を減らして温暖化を弱める
―マイクロスケールの物理が温暖化予測に与える影響―
発表のポイント
◆気候変動に関する政府間パネルの第6次報告書において、温暖化予測の不確実性は特に熱帯上層雲に関する不確実性の寄与が大きいと指摘されている。
◆「地球シミュレータ」等を用いて、世界で初めて雲内部でのマイクロスケールの現象を直接計算するモデルによる熱帯上層雲内部のプロセスの温暖化に伴う変化の検証を行った結果、温暖化した環境では雲粒子の成長プロセスが加速して熱帯上層雲の寿命が短くなり、熱帯上層雲を減らす働きがあることが示された。
◆熱帯上層雲の減少は赤外放射による温室効果を弱め、温暖化を弱める働きをする。本研究によって温暖化予測の不確実性の一因が解明された。
発表概要
国立研究開発法人海洋研究開発機構 地球環境部門環境変動予測研究センター及び国立大学法人東京大学大気海洋研究所の研究グループは、スーパーコンピュータ「地球シミュレータ」等を用いて全球雲解像モデル「NICAM」による高解像度数値シミュレーションを実施・解析した結果、地球が温暖化すると熱帯域の対流圏上部に広がる雲（以下「上層雲」という。）の中でミクロなスケールで変化が起こることで上層雲を減少させることを示しました（図1）。
世界平均気温は1970～2019年の50年間で、最近2000年の間のどの50年よりも速いペースで上昇しています。これは人間の活動による温室効果ガスの増加が主な原因であるものの、将来の温暖化予測には依然として不確実性が存在しています。特に温室効果がある熱帯上層雲に関する不確実性が指摘されていますが、従来の気候予測研究で用いられている数値モデルでは、計算機資源の問題から雲の内部プロセスは人為的な仮定に基づいて計算されており、不確実性の要因となっていました。
本研究では、マイクロスケールの雲粒子成長プロセス（以下「雲微物理過程」という。）を直接計算するシミュレーションを実施・解析することで、上層雲のライフサイクルには３つの雲微物理過程（重力沈降過程、雲粒子間の衝突併合過程、雲粒子と水蒸気の昇華過程）が重要であることを示しました。また、温暖化に伴って上層雲高度の気圧が低下することで上述の３つプロセスが促進され、結果として上層雲が減少することがわかりました（図2）。上層雲は地球から宇宙への赤外放射を妨げる温室効果を持つ事で知られています。したがって、このことは雲微物理過程が温暖化時に上層雲を減らし、温室効果を弱めることで温暖化を弱める働きをすることを示しています。
この結果は雲微物理過程のなかでもこれまで注目されてこなかったプロセスとその性質が、温暖化予測に影響を与えうることを強く示唆しています。
発表雑誌
雑誌名： Geophysical Research Letters
論文タイトル： Importance of pressure changes in high cloud area feedback due to global warming
著者： Tomoki Ohno,Akira T. Noda,Tatsuya Seiki,Masaki Satoh
doi: https://doi.org/10.1029/2021GL093646
添付資料
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関連リンク
・大気海洋研究所 プレスリリース（2021年9月22日）
