南大洋の地表に届く長波放射を左右するのは雲の量だけではない 〜南極観測船「しらせ」の観測から判明、「水雲か氷雲」と気温の正確な再現が鍵〜

2026-09-17 国立極地研究所,名古屋大学

国立極地研究所と名古屋大学の研究グループは、南極観測船「しらせ」で取得した南大洋の気象観測データを基準に、気候モデルと再解析データにおける雲・気温・地表放射の再現性を検証した。その結果、モデルや再解析では高度1km以下の下層雲が観測より多く再現される一方、地表に届く下向き長波放射(DLW)は過小評価されることが判明した。この差は雲量だけでは説明できず、水雲か氷雲かという雲相と雲底付近の気温が重要であることが明らかになった。特に、実際には低温でも存在する過冷却水雲が氷雲として再現されることや、雲底温度が実際より低く再現されることがDLWの過小評価につながっていた。南大洋の放射収支を正確に再現するには、雲量やエアロゾルだけでなく、雲相と気温の再現性向上が必要であることを示した。

南大洋の地表に届く長波放射を左右するのは雲の量だけではない 〜南極観測船「しらせ」の観測から判明、「水雲か氷雲」と気温の正確な再現が鍵〜
図1:本研究の概要図

<関連情報>

モデル、2つの再解析データ、および南極海観測データを用いた低層雲、気温、および地表放射の評価 Evaluation of Low-Level Clouds, Temperature, and Surface Radiation Using a Model, Two Reanalyses, and Southern Ocean Observations

Kazutoshi Sato, Jun Inoue, Hitoshi Matsui
Geophysical Research Letters  Published: 31 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1029/2026GL123000

Abstract

Low-level clouds over the Southern Ocean (SO) exert a strong influence on surface radiation, yet their representation in reanalyses and climate models remains uncertain. We evaluated cloud properties and surface radiative fluxes from ERA5, MERRA-2, and the CAM-ATRAS model using observations obtained over the SO by Japan’s R/V Shirase during December 2022 and March 2023. ERA5 and MERRA-2 overestimate the frequency of low-level clouds with a base below 1 km. Although CAM-ATRAS also overestimates very low clouds, it shows the best overall agreement with observations in cloud occurrence and phase. Despite the high frequency of low-level clouds, all data sets underestimate downward longwave (DLW) radiation. Cold bias and cloud phase bias likely reduce cloud-base emissivity and contribute to underestimated DLW radiation. Aerosol sensitivity experiments using CAM-ATRAS indicate that enhanced cloud condensation nuclei concentrations increase low-level cloud frequency but have a limited impact on surface radiative fluxes.

1101大気管理
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