[論文レビュー] Climate sensitivity of Earth to solar irradiance: update

D. H. Douglass, B. D. Clader+1 more|ArXiv.org|Oct 30, 2004

Climate variability and models参考文献 15被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、2003年12月までの更新された衛星データを用いて、地球の太陽放射に対する気候感受性を再評価し、以前に認識されていなかった2つの動的で放射的でないフラックス要因を同定した。気候感受性は、フィードバックなしのステファノ・ボルツマンモデルの予測のおよそ2倍であることが判明し、これは強い正のフィードバックを示唆している。一方、太陽および火山の強制に対する反応時間は1年未塔であることが判明し、気候モデルで一般的に想定される5〜10年の緩和時間と矛盾する。

ABSTRACT

This paper is a continuation of a study by Douglass and Clader. We extend the analysis through December 2003 using the latest updates of the observational temperature and solar irradiance data sets in addition to a new volcano proxy data set. We have re-determined the solar effect on the temperature from satellite measurements of the solar irradiance and the temperature of the lower troposphere the sensitivity to solar irradiance. This re-analysis calculates two newly recognized dynamic and non-radiative flux factors which must be applied to the observed sensitivity. The sensitivity is about twice that expected from a no-feedback Stefan-Boltzmann radiation balance model, which implies positive feedback. The sensitivity to volcano forcing is also determined. Preliminary results indicate that negative feedback is present in this case. Response times of fractions of a year are found for both solar and volcano forcing. We note that climate models generally assume relaxation times of 5 to 10 years and we comment on the consequences of this large disparity. We also have determined a linear trend in the data.

研究の動機と目的

• 2003年までの最新の観測データを用いて、地球の太陽放射に対する気候感受性を再評価すること。
• 太陽強制応答に影響を与える以前に認識されていなかった動的および非放射的フラックス要因を同定し、定量すること。
• 気候系が太陽および火山の強制に対して示す反応時間を特定すること。
• 観測された反応時間と、主流の気候モデルで一般的に想定される5〜10年の緩和時間との比較を行うこと。
• 太陽および火山の強制に対してフィードバック機構が存在するかを評価すること。

提案手法

• 2003年12月までの総太陽放射（TSI）および対流圏下層温度データの更新された衛星測定値を用いた。
• 成層圏エアロゾル強制を反映するため、新しいボキャノのエアロゾルプロキシデータセットを組み込んだ。
• 動的および非放射的フラックス寄与要因を補正した後、太陽放射に対する観測された温度応答を再分析した。
• 線形応答理論を適用して、太陽および火山強制の感受性と反応時間を推定した。
• 非放射的フラックス効果を補正した上で、観測された温度異常と強制異常を比較し、フィードバックパラメータを算出した。
• 観測された反応時間と、気候モデルで一般的に想定される5〜10年の緩和時間とを対比した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 動的および非放射的フラックス要因を考慮した場合、太陽放射に対する地球の更新された気候感受性はいかほどか？
• RQ2 太陽および火山の強制に対する気候系の反応時間は、気候モデルで一般的に想定される5〜10年スケールと比べてどうか？
• RQ3 太陽強制に対するフィードバックの性質と大きさは何か？ これは正のフィードバックか負のフィードバックかを示唆するか？
• RQ4 更新されたTSIおよび温度データセットの組み込みは、気候感受性の過去の推定値にどのように影響するか？
• RQ5 非放射的フラックス要因は、太陽強制に対する有効気候感受性をどのように調整するか？

主な発見

• 観測された太陽放射に対する気候感受性は、フィードバックなしのステファノ・ボルツマンモデルが予測する値のおよそ2倍であり、気候系に顕著な正のフィードバックが存在することを示唆している。
• 観測感受性を補正するために、2つの新しい動的および非放射的フラックス要因が同定され、これにより過去の推定値が顕著に変更された。
• 太陽および火山の強制に対する反応時間はいずれも1年未塔であることが判明し、気候モデルで一般的に使われる5〜10年の緩和時間と矛盾する。
• 火山強制に対する感受性は、強制に対して温度応答が弱いことから、負のフィードバックの存在を示唆している。
• データに線形トレンドが検出された。これは、太陽または火山の変動だけでは完全に説明できない持続的強制成分が存在することを示唆している。
• 観測された年未塔の反応時間と、モデルで想定される数年の緩和時間との顕著な乖離は、短期間気候ダイナミクスを再現するモデルの妥当性に懸念を呈する。