D. 減衰1層の場合の結果

c. 平衡状態:エネルギーフラックス南北分布

図 1 は表面温度の南北分布を示したものである. この図には, 7 層の減衰層と Shapiro 型の鉛直方向のフィルターを導入した実験 S1380の結果(青線)も示してある. 実験 S1380 では減衰 1 層の場合に比べて赤道域で地表面温度が低く極域で地表面温度が高くなっていることがわかる. このため, 実験 S1380 では南北温度差は小さくなってしまっている. 減衰 1 層の場合では表面温度の南北差は約 60K であるのに対して実験 S1380 では 45 K である.

図 1: 表面温度(K)の南北分布. 赤線がフィルター無し・減衰 1 層の場合, 青線が実験 S1380 の場合.

図 2(a) は減衰層 1 層の場合における凝結加熱率, 蒸発フラックス, 顕熱フラックス, OLR, 地表面における正味上向き放射フラックスの南北分布を示したものである. 赤道では蒸発(緑線)が降水(青線) を上回っているが, これは緯度 20 度で蒸発した水蒸気が輸送されてくることにより水蒸気収支が保たれている. この特徴は, 地球大気の状態を再現していると言える. しかし, 中高緯度の降水量は現実地球大気と比べればかなり小さい. 残念ながらこのモデルでは傾圧不安定擾乱を十分に表現しきれていないようである.

一方フィルターを導入した場合(図 2b)には, 赤道における降水量が減少してしまう. これに対応して赤道域における地表面放射フラックスは増加する. この原因に関してはまだ未解決である. 今後の課題としたい.

　 (a)

(b)

図 2: エネルギーフラックスの南北分布. (a) はフィルター無し・減衰 1 層の場合, (b) は実験 S1380(全層にフィルター導入・減衰層 7 層). 青線が凝結熱, 緑線は蒸発フラックス, 赤線が大気上端から射出する放射フラックス(OLR), 薄茶線が地表面正味放射フラックス, 水色の線が顕熱フラックスを表す. 太陽定数は S=1380 W/m². いずれも東西平均値の 950 日から 1000 日までの時間平均を示したものである. 単位はいずれも W/m².

降水量が減少したことは大気全体の熱収支が変化したことを意味する. 表 2 に減衰 1 層の場合と実験 S1380 の各種エネルギーフラックス全球平均値を示しておく. フィルターを導入しても OLR の全球平均値は変化していない. この意味では, フィルター・減衰層を導入した場合に生じるエネルギーの損失は無視できると言える. しかし, 地表面フラックスの内訳は変化する. フィルター・減衰層を導入すると蒸発フラックス, 顕熱フラックスは減少し放射フラックスが増加する. これに対応して降水は減少する.

実験名	降水 (W/m²)	蒸発 (W/m²)	顕熱 (W/m²)	OLR (W/m²)	SSR (W/m²)
減衰 1 層のみ	76.6	76.4	29.4	343.7	237.9
実験 S1380	62.0	62.0	19.7	343.7	261.9

図 2: 各種エネルギーフラックスの全球平均値. フィルター無し・減衰 1 層の場合および実験 S1380(全層にフィルター導入・減衰層 7 層)の結果を示す. SSR は地表面における正味上向き放射フラックスをあらわす.

D.c. 平衡状態:エネルギーフラックス南北分布