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共生課題2 2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発 温暖化 - 雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 久芳奈遠美 KUBA Naomi 地球フロンティア研究システム - PowerPoint PPT Presentation


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共生課題2 2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発 温暖化 - 雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 久芳奈遠美 KUBA Naomi 地球フロンティア研究システム 水循環予測研究領域・雲降水グループ. IPCC 2001 対流圏エアロゾルの間接放射強制力の見積もりはいまだに不確定性の大きい問題であり、その主な要因はエアロゾルと雲の関係が不確定であることによる。. 雲凝結核(CCN) が雲の 光学特性 および 降水形成効率 に及ぼす影響. 数値実験    微物理学的雲モデル

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Presentation Transcript

共生課題2

2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発

温暖化 - 雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価

久芳奈遠美

KUBA Naomi

地球フロンティア研究システム

水循環予測研究領域・雲降水グループ


IPCC 2001

対流圏エアロゾルの間接放射強制力の見積もりはいまだに不確定性の大きい問題であり、その主な要因はエアロゾルと雲の関係が不確定であることによる。


雲凝結核(CCN)が雲の光学特性および降水形成効率に及ぼす影響

数値実験

   微物理学的雲モデル

   活性化 凝結 / 蒸発 併合 重力落下

CCN (エアロゾル)

 粒径分布

 化学組成

雲粒

粒径分布

光学特性

降水形成効率

気候変動

放射収支

水循環

上昇流速度

観測

CCNカウンター

ドップラーライダ

観測

2DCFSSP 雲レーダ

衛星データ レーダ

長期・全球観測


雲凝結核(CCN)が雲の光学特性および降水形成効率に及ぼす影響

数値実験

   微物理学的雲モデル

   活性化 凝結 / 蒸発 併合 重力落下

CCN (エアロゾル)

 粒径分布

 化学組成

雲粒

粒径分布

光学特性

降水形成効率

気候変動

放射収支

水循環

上昇流速度

観測

CCNカウンター

ドップラーライダ

観測

2DCFSSP 雲レーダ

衛星データ レーダ

長期・全球観測


  • GCMにおけるエアロゾルの間接放射強制力の評価

  • CCSR/NIESの場合

  • 放射計算に用いる有効半径 reを雲粒数密度 Nd から計算する。

  • Nd = e Na Nm / (e Na + Nm ) Na⇒ 0 : Nd⇒ e Na

  • Na ⇒ ∞ : Nd⇒ Nm (constant)

  • Nd:雲粒数密度 

  • Na:総エアロゾル数密度(sulfate, carbon, sea salt)

  • 2.ECHAM GCMの場合

  • Nd = w Na / ( w + a Na ) w: 雲内上昇流速度

  • Ghan et al. (1993)wm: grid 内平均上昇流速度

  • w = wm + c TKE ½TKE :turbulent kinetic energy

  • Lohmann et al. (1999)


FRSGC での研究成果

詳細雲モデルを開発し、数値実験によって雲の光学的性質

や雲粒数密度を予測するパラメタリゼーションを開発。

Kuba et al., 2003 :

Parameterization of the Effect of Cloud Condensation

Nuclei on Optical Properties of a Non-precipitating

Water Layer Cloud

J. Meteorol. Soc. Japan


Smax の予測式 :Nc(X%)の関数による近似

Vbase=0.24 m s-1

Vbase=0.12 m s-1

Vbase=0.06 m s-1


NdをCCNスペクトルから予測する近似式

Nd = min [ E(Nc(Smax) - F)(Nc(Smax) - G) , Nc(Smax) ]

Vbase= 0.24 m s-1

Vbase= 0.12 m s-1

Vbase= 0.06 m s-1

Nd(cm-3)

Nc(Smax) が大きい時

Vbase が小さい時

Nd = Nc(Smax)

にならない

Nc(Smax) (cm-3)


雲の光学的厚さの近似式 NdとLWP の関数として表す

LWP = 100 g m-2

(300 m)

LWP = 70 g m-2

(250 m)

LWP = 44 g m-2

(200 m)

t = A Nd B

A = 0.121 LWP 0.702

B = 0.274 LWP 0. 0538

LWP=100g m-2

(300 m)

LWP= 70g m-2

(250 m)

LWP= 44g m-2

(200 m)

光学的厚さ t

Nd および LWPがわかれば、τを予測できる。

τおよび LWPがわかれば、Nd を推測できる。

雲底から100 m での雲粒数密度 Nd(cm-3)


雲粒の有効半径の近似式 Ndの方が Reより指標として有効

100

Re = C Nd -D

C = 6.41 Z 0.380

D = 0.288 Z 0. 0254

雲底からの高度

Z=275 m

Z=225 m

Z=175 m

Z=125 m

Z= 75 m

Z= 25 m

雲粒の有効半径 Re ( mm )

10

1

10 100 1000

雲底から100 m での雲粒数密度 Nd(cm-3)


CCN数密度の近似式NdとVbase の関数として表す

Nc(0.2%) = J NdK

J = 2.19 Vbase1.64

K = 0.714 Vbase-0.359

Vbase=0.24 m s-1

Vbase=0.12 m s-1

Vbase=0.06 m s-1

Nc(0.2%) (cm-3)

Nc(X%) とVbaseがわかれば、Ndを予測できる。

NdとVbaseがわかれば、Nc(X%)を推定できる。

10 100 1000

雲底から100 m での雲粒数密度 Nd(cm-3)


開発した手法 (パラメタリゼーション)

Revised

CCN 過飽和度スペクトル

雲底付近の

上昇流速度

Vbase

Nc(0.075%)

New

Nc(0.2%)

Nc(Smax)

Smax

鉛直積算雲水量    LWP

雲粒数密度

Nd

雲の光学的厚さ・雲粒の有効半径

t, Re


研究方針

 GCMに組み込むための、エアロゾル(CCN)の気候への

 影響を評価できるをパラメタリゼーションを開発する。

既存のGCMにおけるパラメタリゼーションの検討

手持ちの成果 を発展させて反映させる

    非降水性の層雲の光学的厚さtを

雲粒数密度Ndと鉛直積算雲水量 LWPから導く式

NdをCCNの情報と上昇流速度から予測する式

問題点:雲内の上昇流、雲のLWPを格子点値からどう

      やって算出するか?


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