共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 積雪アルベド陸面モデル改良のための積雪物理量及び熱収支に関する観測的研究（4）
新規・継続の別 継続（平成19年度から）
研究代表者／所属 気象研究所
研究代表者／職名 室長
研究代表者／氏名 青木輝夫

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 朽木勝幸 気象研究所 研究官

2

 庭野匡思 気象研究所 研究官

3

 兒玉裕二 北大低温研 助教

研究目的 雪面アルベドは積雪粒径と不純物濃度の2つの積雪物理量と雲や水蒸気等の大気の変動に依存している。雪氷圏の高精度将来予測のためには、気候モデルにおける積雪アルベド陸面モデルを、従来の経験的モデルから、積雪粒径や不純物濃度の関数として変化する物理モデルに改良することが必要である。気象研究所では物理モデルを開発しているが、その検証には高精度の積雪物理量と熱収支データが必要である。本研究では低温科学研究所の露場において、放射・気象・積雪の連続観測を行い、これらの観測データ及び過去の観測データを用い、積雪アルベド陸面モデルの検証及び高度化を行うことにより、雪氷圏における将来予測精度向上に資する。
　　
研究内容・成果 2010年7月に太陽追尾装置の交換、及び近赤外域の散乱日射計の設置を行った。これにより積雪アルベド陸面モデルに入力する可視、近赤外域の直達、散乱成分全てのデータを独立して観測することができるようになった。また、2010年9月に上向き成分を測定する日射計及び赤外放射計に、ドームの汚れを防ぐための軒を設置した。これによりアルベド測定精度の向上を図った。2010/2011年冬期は、前課題から継続して放射、気象、エアロゾルの連続観測を行った。また、積雪断面観測を週2回のペースで行い、積雪物理量を高頻度で取得した。今冬期も全般に気温が高く、3年連続で暖冬となった。最大積雪深は昨シーズンよりは多かったものの2月上旬に記録された80cm弱程度であった。雪質は1月中旬頃まではこしもざらめ雪やしもざらめ雪が観測されたが、その後の厳冬期間はしまり雪が多く観測された。積雪サンプルは気象研究所へ送付され、カーボン分析を実施中である。

2種類の濾過フィルターを用いて2009/2010年冬期の積雪サンプルのカーボン分析を行い、両者の違いを調べたところ、元素状炭素（EC）濃度の定量においては銀メンブレンフィルターよりも石英繊維フィルターを用いた方が有効であることがわかった。また、EC濃度の測定誤差となる炭酸塩炭素の影響が、2009/2010年冬期の積雪サンプルについては小さいことが確認された。

昨年に引き続き、鉛直一次元の積雪変質モデルである積雪変態・アルベドプロセス（SMAP）モデルの開発を行った。昨年度までに可視・近赤外域各単バンドのみを考慮した積雪アルベド陸面モデルを組み込んだが、今年度はAoki et al.（2011）が開発した可視・近赤外域各マルチバンドを考慮できる積雪アルベド陸面モデルを組み込み、モデルの精度検証を行った。その他、新雪粒径の与え方や有効熱伝導率のパラメタリゼーションを見直すなどした結果、2007-2008シーズンにおける積雪深と積雪アルベドの二乗平均平方根誤差（RMSE）はそれぞれ0.064 m、0.052となり、昨年報告した結果（0.097 m、0.106）に比べて大幅な改善を見た。開発したSMAPモデルを用いて、積雪不純物が大気―積雪相互作用に与える影響の評価を2007-2008シーズンにおける札幌を対象として行った。そのために、積雪不純物濃度の入力を行わない感度実験を実施した。その結果、2007-2008シーズンにおける札幌の融雪が積雪不純物により約2週間程度早められていたことが分かった。なお、SMAPモデルに組み込まれた積雪アルベド陸面モデルは積雪粒径計算過程とともに気象研地球システムモデルへ組み込まれ、IPCC AR5のための気候シミュレーションに使用された。
　　
成果となる論文・学会発表等 Yasunari， T.J.， R.D. Koster， K.-M. Lau， T. Aoki， Y.C. Sud， T. Yamazaki， H. Motoyoshi， and Y. Kodama， 2011: Influence of dust and black carbon on the snow albedo in the NASA Goddard Earth Observing System version 5 land surface model， J. Geophys. Res.， 116， D02210， doi:10.1029/2010JD014861.

Aoki Te.， K. Kuchiki， M. Niwano， Y. Kodamam， et al.， 2011: Physically based snow albedo model for calculating broadband albedos and the solar heating profile in snowpack for GCMs， J. Geophys. Res.， 116， doi:10.1029/2010JD015507 (in press).

Niwano， M.， Te. Aoki， K. Kuchiki， et al.， 2010: Effects of snow impurities on snowpack structure in Sapporo， Japan assessed by Snow Metamorphism and Albedo Process (SMAP) model， International Symposium on snow， ice and humanity in a changing climate， International Glaciology Society， 21-25 June 2010， Sapporo， Japan.