戎崎(戎崎2023)は、地球の気候が海上低層雲の雲アルベド効果による緩衝により強く安定化されていることを明らかにした。海上低層雲は、海水面温度が低い大陸西岸沖の海洋上にできる表面境界層(雲冠表面境界層)の上部を覆って広がっている。低層雲の存在は、その可視光に対する高いアルベドと、赤外線領域における強い放射冷却で、地球の熱収支を冷却側に強く傾ける。
左図に示すように、温室効果ガスの濃度の増加に伴う温暖化は、対流圏・成層圏界面に始まって次第に地上(海上)に波及するが、その過程で低層雲の雲頂に存在する気温逆転層を強化するため、低層雲の消散を防ぎ、新しい雲冠境界層の発生を誘起し、低層雲の被覆率を上げる(右図a)。この効果で温暖化の大部分は緩衝され、緩衝される。
これまでは、気温逆転層を考慮せず、温暖化ガス濃度の上昇に伴う対流圏・成層圏海面の上昇に合せて、海水面温度を機械的に上昇させていたために、むしろ低層雲の被覆率が減少すると誤って考えられていた(右図b)。
雲冠境界層の生成消滅を正しく数値シミュレーションするには、鉛直方向の格子間隔は数メートル程度に密に撮らなければならない。ところが、これまで全球気候変動モデルは、最も高精度のものでも鉛直方向の格子間隔が100メートルを超えていた。このため、低層雲の被覆率を正しく表現できなかった(Duynkerke and Teixeria 2001; Siebesma et al. 2004; Nam et al. 2012; Caldwell et al. 2013; Su et al. 2013; Koshiro et al. 2018; Lauer and Hamilton 2013)。
対流圏で放射対流平衡に至るまでの数時間~1日の時間スケールで起こるこのような変化を考慮して温室効果ガスの増加による気温上昇を評価すると、地上(海上)の温暖化が、考慮しないときに比べて少なくとも約3分の1になることが分かった。二酸化炭素濃度の倍増に対して、地球の平均気温の上昇量はManabe and Wetherald (1975)が主張する2.93Kになることはなく、0.98K以下に留まる。このことは、海洋が持つ緩衝効果により地球の気候が強く安定化されていることを示している。多くのの学者が心配する二酸化炭素濃度の増加により雲が減り温暖化がさらに進行するという「暴走的温暖化」は、地球に海洋が存在する限り心配する必要はないことがあきらかになった。
1)戎崎俊一、2023、海上低層雲による気候変動緩衝、TEN (Tsunami, Earth, and Networking), 4, 52-67.
2) 6)Duynkerke, P. G., and J. Teixeira, 2001: Comparison of the ECMWF reanalysis with FIRE I observations, Diurnal variation of marine stratocumulus. J. Climate, 14, 1466‒1478.
3) 48)Siebesma, A. P., C. Jakob, G. Lenderink, R. A. J. Neggers, J. Teixera, E. Van Meijgaard, J. Calvo, A. Chlond, H. Grenier, C. Jones, M. Köhler, H. Kitagawa, P. Marquet, A. P. Lock, F. Müller, D. Olmeda, and C. Serverijns, 2004: Cloud representation in generalcirculation models over the northern Pacific Ocean: A EUROCS intercomparison study. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 130, 3245‒3267.
4) 36)Nam, C., S. Bony, J.-L. Dufresne, and H. Chepfer, 2012, The too few, too bright tropical low-cloud problem in CMIP5 models. Geophys. Res. Lett., 39, L21801.
5) Caldwell, P.M., Y. Zhang, and S. A. Klein, 2013, CMIP3 subtropical stratocumulus cloud feedback interpreted through a mixed-layer model. J. Climate, 26, 1607–1625.
6) Su, H., J. H. Jiang, C. Zhai, V. S. Perun, J. T. Shen, A. D. Del Genio, L. S. Nazarenko, L. J. Donner, L. W. Horowitz, C. J. Seman, C. J. Morcrette, J. Petch, M. A. Ringer, J. Cole, M. d. S. Mesquita, T. Iversen, J. E. Kristjansson, A. Gettelman, L. D. Rotstayn, S. J. Jeffrey, J.-L. Dufresne, M. Watanabe, H. Kawai, T. Koshiro, T. Wu, E. M. Volodin, T. L’Ecuyer, J. Teixeira, and G. L. Stephens, 2013: Diagnosis of regimedependent cloud simulation errors in CMIP5 models using “A-Train” satellite observations and reanalysis data. J. Geophys. Res.: Atmos., 118, 2762–2780.
7) Koshiro, T., M. Shiotani, H. Kawai, and S. Yukimoto, 2018, Evaluation of relationships between subtropical marine low stratiform cloudiness and estimated inversion strength in CMIP5 models using the satellite simulator package COSP. SOLA, 14, 25–32.
8) Lauer, A., and K. Hamilton, 2013: Simulating clouds with global climate models: A comparison of CMIP5 results with CMIP3 and satellite data. J. Climate, 26, 3823–1123 3845.
9)Manabe, S. and Weatheraid, 1975, The effects of doubling CO2 concentration on the climate of a general circulation model, 32, 3-15.