放射カーネルを用いた大気加熱率変化の診断

大気放射加熱率は、大気における放射エネルギーの収束を示すものであり、地球の気候を形成し気候変動を促進する基本的な要因です。大気のエネルギー収支および加熱率は、観測制約や診断ツールの欠如から、対流圏上部の放射エネルギー収支や表面と比較して、研究と理解が進んでいません。大気エネルギー収支への関心が高まる中、大気加熱率の分析を促進するために、我々は放射カーネルのセットを革新しました。これは、大気加熱率の異なる地球物理変数に対する感度を定量的に測定します。これらの地球物理変数の変化と掛け算することで、加熱率変化へのそれらの寄与を定量化できます。グローバル気候モデル（GCMs）の気候変動実験を使用して、加熱率カーネルの応用をテストしました。結果は、GCMsによってシミュレーションされた放射加熱率の変化がカーネルによって良好に再現されることを示し、カーネル法の妥当性を確認します。加熱率変化の分解は、変化の背後にある寄与メカニズムに関する豊富な情報を明らかにします。例えば、熱帯上層対流圏では、暖かい気候における放射冷却の著しい強化が大気の温度と水蒸気によって支配されていることがわかります。これらはどちらも大気の熱放射を増加させ、この地域の高雲の上昇による温暖化効果によって部分的に相殺されます。さらに、カーネルを用いて修正した結果と比較して、晴れた空とすべての空の間の放射加熱の違いから推測される雲効果（「雲放射効果」と呼ばれる量を使用）が無視できないバイアスを持つことがわかり、雲による加熱率変化を定量化するためにはカーネルの使用が必要であることが示されます。