Importance of instantaneous radiative forcing for rapid tropospheric adjustment

著者: Ogura T., Webb M. J., Watanabe M., Lambert F. H., Tsushima Y., Sekiguchi M.
雑誌名: Clim. Dyn.
DOI: 10.1007/s00382-013-1995-x
概要: To better understand CFMIP/CMIP inter-model differences in rapid low cloud responses to CO₂ increases and their associated effective radiative forcings, we examined the tropospheric adjustment of the lower tropospheric stability (LTS) in three GCMs: HadGEM2-A, MIROC3.2 medres, and MIROC5. MIROC3.2 medres showed a reduction in LTS over the sub-tropical ocean, in contrast to the other two models. This reduction was consistent with a temperature decrease in the mid-troposphere. The temperature decrease was mainly driven by instantaneous radiative forcing caused by an increase in CO₂. Reductions in radiative and latent heating, due to clouds, and in adiabatic and advective heating, also contribute to the temperature decrease. The instantaneous radiative forcing in the mid-troposphere in MIROC3.2 medres is inconsistent with the results of line-by-line (LBL) calculations, and thus it is considered questionable. These results illustrate the importance of evaluating the vertical profile of instantaneous radiative forcing with LBL calculations; improved future model performance in this regard should help to increase our confidence in the tropospheric adjustment in GCMs.
大気中の二酸化炭素濃度の増加に対して対流圏（地表面から上空9〜17kmまで）はどれくらいの速さで応答するのでしょうか。近年の研究では対流圏が従来考えられていたよりも短い時間（数日〜数週間）で応答することが指摘され、「対流圏調節」と呼ばれて注目を集めています。温暖化に伴う気候変化を数値モデルで正しく予測するには、この対流圏調節をモデルで現実的に表現することが必要です。しかし、対流圏調節を複数のモデルで計算すると、下層雲の分布等にモデル間で大きな違いが生じることが指摘されています。われわれは、特に大きな違いが見られる3つの気候モデル（MIROC3.2 medres, MIROC5, HadGEM2-A）に注目して、対流圏調節にモデル間で違いが生じる仕組みを調べました。その結果、二酸化炭素の増加によって生じる放射の変化（瞬時放射強制力）が対流圏中層（上空6km付近）で一致しておらず、これがモデル間に違いを生む大きな原因と分かりました。また、瞬時放射強制力の計算を気候モデルで行った場合と、より精密なライン-バイ-ライン法で行った場合とで比較したところ、MIROC5とHadGEM2-Aの結果がMIROC3.2 medresよりも正確なことが分かりました。今後はこうした知見を気候モデル改良に生かすことで、温暖化予測の信頼性向上につなげることが重要と考えます。