雲を構成する水と氷の比率が北極温暖化に影響するメカニズムを解明

全球平均の温暖化のペースと比較して、北極域は３〜４倍の速さで温暖化が進行しています。北極気候は中緯度の異常気象の発生にも密接に関わっているため正確な温暖化予測が必要となりますが、数値気候モデルによるシミュレーションでは北極温暖化のペースを過小評価する系統誤差が存在します。その原因として複数の要因が挙げられていますが、正確な理解には至っていませんでした。

九州大学 大学院総合理工学府 修士課程１年の中西 萌々花 氏ならびに九州大学 応用力学研究所の道端 拓朗 准教授は、北極温暖化の過小評価バイアスの原因の１つに、雲の内部構造の再現性が大きく関連している可能性を指摘しました。世界の３０の気候モデルを解析した結果、２１モデルが衛星観測よりも雲中の氷晶割合を過大評価しており、そのようなモデルでは雲が地表面を温める温室効果を系統的に弱く再現することを理論的に説明することに成功しました。

これまでの研究でも、雲粒と氷晶が共存して構成される混合相雲の相状態が温暖化によって変化することで、放射特性が変化する“雲相フィードバック”の重要性は指摘されていましたが、太陽放射（短波放射）に対する影響に議論が限定されていました。本研究では、太陽放射がない極夜期のみを解析することで地球放射（長波放射）に対する雲の影響を調査した結果、雲粒と氷晶の比率によく対応する雲の長波放射射出率によって特徴付けられる温室効果の度合いに、本質的な観測との誤差が存在することを発見しました。これは、将来温暖化した際に氷晶が融解して液体の雲粒に相変化する際にも、極めて重要なモデル誤差の要因となります。短波放射に着目した従来の研究とは異なり、長波放射に対する影響に着目した雲相フィードバックを、雲の長波放射射出率に起因して駆動されるメカニズムを強調し“雲の射出率フィードバック”と新たに名付けました。

本研究による発見により、北極温暖化の予測結果が気候モデル間で大きくばらつく原因の解明につながるほか、北極気候の再現性と結び付く中緯度の異常気象予測の精度向上にも寄与することが期待されます。

本研究成果は、Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｔｎｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌｓの国際学術誌「Ｏｃｅａｎ－Ｌａｎｄ－Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ」に２０２５年４月２９日（火）（日本時間）に掲載されます。