アルベドと地球の温度

著者: 近藤純正

地球の温度(大気と地表面を含む平均温度)は太陽からの放射エネルギー (日射量)のうち、地球に取り込まれる正味量によってきまる。 太陽定数を Io、地球のアルベド(反射率能)を A 、地球に正味取り込まれる 比率を N=(1-A)とすれば、地球に取り込まれる正味量は N×Io に比例 する。なお、太陽定数とは、太陽と地球が平均距離のとき、地球大気の最上端 において、太陽光線に垂直な単位面積に入射する太陽エネルギーのことである。

地球のアルベド A の変化によって、N(=1-A)が変化することは太陽定数 が変化することに相当する。それゆえ、ここでは簡単化のために、太陽定数の 変化によって地球の温度がいくら変化するかを考える。

詳わしい式の導出は「身近な気象の科学」のp.4~p.8を参照するとして、 以下では結果のみ示す。ここでは微分学における関数の近似法を応用して いる。

地球・大気系の有効温度 Te(地球表面と大気のすべてを平均した温度) は Io1/4に比例する。 この関係により、太陽定数の1%の変化は地球・大気系の有効温度 (Te=254.5 K) の(1/4)%つまり0.0025変わり、0.64℃変化する。

温室効果ガスがあり放射平衡のときの大気上端の温度 TTOP、 地上の気温 To、地表面温度 Ts は、いずれも Te に比例するので、
TTOP(=214.0K)における変化は0.53℃
地上の気温 To(=281.7K)における変化は0.70℃
地表面温度 Ts(=3.207K)における変化は0.76℃

となる。この計算から、他の条件が変わらいとして、地球に取り込まれる 日射量が1%大きくなれば、地球の温度は0.6℃(約0.5~0.8℃)ほど下がる と考えてよい。

次に、アルベド(A=0.30)が1%大きくなり A=0.31となれば、
Te は0.92℃低くなり、
TTOPは0.77℃低くなり、
To は1.01℃低くなり、
Ts は1.09℃低くなる。

よって、他の条件が変わらないとすれば、アルベドが30%から31%に大きく なると、地球の温度は1℃(約0.8~1.1℃)ほど下がると考えてよい。

逆にアルベドが29%に小さくなる場合には、地球の温度は1℃ほど上がると 考えてよい。

地球の温度にとって地球全体のアルベド(反射能)A がきわめて大きいこと がわかる。

参考書
近藤純正、1987:身近な気象の科学ー熱エネルギーの流れー.東京大学 出版会、pp.189.


  (左上のプラウザの「戻る」を押して、元にもどってください。)