対流雲中での太陽光の反射および反射特性に及ぼす乱流の影響の解明とモデル化

点击翻译按钮获取中文摘要

地球温暖化を正確に予測するためには,地球表面の大部分を覆う雲が地球全体の放射熱収支に及ぼす影響を正確に評価することが極めて重要である.しかし,地球温暖化予測の数値シミュレーションに用いられる大気海洋大循環モデル(GCM)では,雲の放射伝達モデルに対して非常に粗雑なモデルが用いられており,雲が放射熱収支に及ぼす影響を正確に評価できているとは言えないのが現状である.特に,対流雲中の雲粒の濃度分布が雲の透過特性や反射特性に影響を及ぼすことはこれまでの研究でも指摘されているが,乱流によって生じる比較的小スケールの雲粒の濃度むらが雲の放射特性に及ぼす影響を詳細に調べた研究は数少ない.そこで本研究では,乱流による雲粒の濃度むらが雲の放射伝達プロセスに及ぼす影響を風洞実験および高精度な数値シミュレーションにより解明し,高精度な雲の放射伝達モデルを構築することを目的とする.昨年度までに,対流雲中の放射エネルギーの反射・吸収・透過プロセスを模擬する三次元直接数値シミュレーション(DNS)コードを用いることにより,可視光線,赤外線およびマイクロ波に対する雲の放射特性が乱流によって変化することを明らかにした.そこで本年度は,DNSの結果に基づいて可視光線や赤外線に対する放射特性およびマイクロ波に対する反射特性に及ぼす乱流の影響のモデル化を行った.これらのモデルを用いて,メソスケール対流雲シミュレーションのデータを解析することにより,実環境スケールの雲の放射特性に及ぼす乱流の影響の評価を行った.その結果,可視光線および赤外線に対する放射特性に及ぼす乱流の影響は実際の雲では無視できるほど小さいことが明らかになった.一方,マイクロ波の反射特性は,乱流クラスタリングにより無視できないほど大きく増加する場合があることが明らかになった.