Progress in Earth and Planetary Science

日本語Abstract

Research

Atmospheric and hydrospheric sciences

202008202008

MRI-ESM2.0による全球および北極域における人為起源気体とエアロゾルによる有効放射強制力の推定

大島 長，行本 誠史，出牛 真，神代 剛，川合 秀明，田中 泰宙，吉田 康平

Global and Arctic effective radiative forcing of anthropogenic gases and aerosols in MRI-ESM2.0

Oshima N, Yukimoto S, Deushi M, Koshiro T, Kawai H, Tanaka TY, Yoshida K

Radiative forcing, Aerosols, Short-lived climate forcer, Black carbon, Greenhouse gas, Arctic, Earth system model, CMIP6, RFMIP, AerChemMIP

産業革命前を基準とした現在における人為起源気体とエアロゾルによる有効放射強制力（ERF）を気象研究所地球システムモデルver.2.0（MRI-ESM2.0）を用いて推定した。本研究は、第6期結合モデル相互比較計画（CMIP6）を構成する放射強制力モデル相互比較計画（RFMIP）とエアロゾルおよび大気化学に関するモデル相互比較計画（AerChemMIP）の枠組みで実施された。大気上端における全球平均の全人為起源合計の正味のERFは1.96 W m⁻²と推定され、これは主に二酸化炭素（1.85 W m⁻²）、メタン（0.71 W m⁻²）、ハロカーボン類（0.30 W m⁻²）による正の強制力と全エアロゾル（−1.22 W m⁻²）による負の強制力で構成されていた。全エアロゾルによるERFへの寄与は、エアロゾル－放射相互作用（−0.32 W m⁻²）が23%、エアロゾル－雲相互作用（−0.98 W m⁻²）が71%、残りがエアロゾルを要因とする地表面アルベド変化（0.08 W m⁻²）であった。エアロゾル－放射相互作用によるERFは、太陽放射を吸収する特性を持つ黒色炭素（BC）（0.25 W m⁻²）による正の強制力と散乱特性を持つ硫酸塩（−0.48 W m⁻²）と有機エアロゾル（−0.07 W m⁻²）による負の強制力の合計で構成され、エアロゾルとその前駆物質が排出される発生源域で顕著であった。エアロゾル－雲相互作用によるERF（ERFaci）は発生源域とその風下域で顕著であり、これらは下層雲の雲凝結核や雲粒の数濃度の増大に起因していた。同時にMRI-ESM2.0では、主に人為起源BCを要因とする上層雲（–38°C以下の気温）の氷晶数濃度の増大により、特に熱帯対流域において、顕著な負の短波ERFaciおよび顕著な正の長波ERFaciが推定された。放射収支の観点では、これらの大きな正負の強制力は互いに大部分が相殺されるが、上層の氷雲は顕著な長波放射による大気加熱を引き起こすため、この結果はエアロゾルと氷雲の相互作用のさらなる研究の重要性を示唆している。全人為起源合計の正味のERFは北極域のほぼ全ての領域で正であり、BCを要因とする地表面アルベド低下の効果が寄与していた。北極域ではBCは二酸化炭素に次いで二番目に大きい正のERFを持つことが明らかになり、この結果は北極温暖化においてBCが重要な役割を果たす可能性を示唆している。

日本語原稿執筆者：大島 長（気象庁 気象研究所）
（敬称略）