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[ACG06-27] 三次元離散雲の放射収支算定に関わる放射伝達解法の研究（2）
キーワード：三次元放射伝達解法, 最適雲情報プロファイル, モンテカルロ
本研究は、Earth Explore/EarthCARE ミッションで打ち上げられるEarthCARE衛星で、大気上端の放射フラックスを10Wm-2以下の精度で見積もるために、3次元Monte Carlo放射伝達コード（MCstar）の開発を行い、またEarthCARE衛星に搭載される4センサー（CPR, Lidar, MSI, BBR）を用いて3次元の雲場を構築し、MCstarを用いて放射収支の算定を行うことを目的としている。 MCstarはForward型とBackward型を開発しており、両者とも相関k分布法も導入しており（Sekiguchi and Nakajima 2008）、Forward型は広帯域の放射フラックスを算定でき、Backward型は広帯域の放射輝度を算定できる。 3次元の雲場の構築には2つの方法を用いた。1) 最適雲情報プロファイリング法 (MIDPM) (Barker and Donovan et. al., 2011), 2) ビン法を用いた雲微物理モデルと結合した非静力学モデルによる数値シミュレーションの結果を用いたものである。 MIDPMでは、Cloudsat/CPRとAQUA/MODISのプロダクトによる観測パラメータのペアのライブラリを作成した。この観測パラメータのライブラリはCPRのレーダー反射因子 dBZe(z)の鉛直分布とMODISの多波長イメジャーMSIのスペクトル放射輝度、雲の光学的厚さ（COT）、粒子の有効半径（RE）、雲頂温度（Tc）である。CPRの軌道上にないMODISのピクセルでのMODISの雲パラメータをライブラリのものと比較し、偏差が最小となる組を選択し、最も一致するレーダー反射因子の鉛直プロファイルを選び出した。ここでは、2007年7月2日のカリフォルニア沖での夏の層雲のデータを用いた。 2つめの雲構築法は、気象庁NHM非静力学モデルにビン法雲モデルを組み込んだモデルを用いたカリフォルニア沖での夏の層雲の数値シミュレーションによって行われた(Iguchi et al., 2008; Sato et al., 2009, 2011)。数値シミュレーションは、30km×30km×1.5kmの周期境界条件の領域で、水平、鉛直グリッドが100m,20mと300m,20mの解像度で行われた。それぞれの分解能で2つの異なるセルシステムは、異なる凝結核（CCN）濃度でシミュレーションされた。分解能100mの場合、領域平均した雲の光学的厚さと標準偏差は、雲核数のすくないPristine Caseでは3.0と4.3であり、雲核数の多いPolluted Caseでは8.5と7.4である。 改良したMCstar（Forward型）では光路長を消散と散乱の透過率で決める2つのコードを開発し、両者を用いて2つの手法で構築した離散雲場の放射収支を再度見積もった。それらとPlane Parallel Approximation (PPA) (Cahalan et al., 1994)とIndependent Pixel Approximation (IPA)との比較を行った。全ての結果を反射率の差で考察を行った。3次元離散雲場での放射収支の見積もりとPPAとの差は雲の離散的であるほど大きくなり、また分解能が細かいほどその差は大きくなった。ΔR（3D-PPA）の最大値は0.080で、放射フラックスに換算すると70Wm-2であった。 一方で、IPAは平均の消散係数が5から8km-1であると、衛星のようなキロメートル単位の分解能の場合、IPA近似には十分に厚い光学的厚さである。この場合、ΔR（3D-IPA）は0.010以下で放射フラックスに換算すると10Wm-2であった。一方で、モデルシミュレーションの場合ではIPA近似では光学的に薄く、ΔR（3D-IPA）は最大で0.070であった。このように、3次元雲の放射収支をより精度よく見積もるために、3次元雲システムの解明が重要である。