気候感度(sensitivity of climate)という概念を、 Schneider and Dickinson (1974), Ramanathan and Coakley (1978)に 従って[注]導入しておく。
気候感度とは、気候の状態が外部条件に対してどれだけ敏感かということである。 これを定量的に表現するには、気候の状態を表わす変数の外部条件と考えられる 量による微分を使って定義することができる。
簡単のために、気候の状態を1つの変数で代表できると仮定し、それを全球平均 温度Tであるとしよう。 (どこの温度を平均するのかは自明ではない。 2.1.2節の議論参照。) 気候にとっての外力の代表として、「太陽定数」(太陽・地球の平均距離での、 太陽に正面を向けた面に到達する太陽放射エネルギーフラックス密度)Sの変化を とることにする。他の外力に対する応答もこれから類推できるだろうと期待して いるわけである。SがS0という値をとっていたときの平衡温度がT0だったとする。 SがS0+ΔSに変わると、気候系の中でいろいろな調節が働き、結果として最初と 違った平衡温度T0+ΔTに落ち着くだろう。一定のSの変位に対して、気候系が 敏感ならばTの変位は大きく、鈍感ならば小さくなる。そこで、気候感度βを、
β = S (dT / dS) (1-1)と定義する。Sに関しては相対的変化にしてあるが、Tに関しては規格化してない。 したがってβは温度の次元をもっている。たとえば、β = 80Kは、「この気候 モデルの感度は80Kである」のような言い方もできるが、むしろ「太陽定数の1% の変化に対して温度は0.8℃変わる」のような言い方がふつうである。この気候 感度の概念は、EBMの解析ばかりでなく、GCMの結果をEBM的に見るのにもよく 使われている。
大気を外部条件として氷床の変化を議論する場合は、氷床の総質量を代表的変数 として、それの太陽定数(または外部条件としての気温)に対する感度を考える のがよいと思われる。氷床と大気の両方を含んだ気候モデルでの気候感度の 議論には、上記のβを使うことができるが、その立場にたった研究はまだあまり 多くない。
[注] 印刷版(「気象研究ノート」)でここに参照文献としてあげた Schneider and Dickinson (1974)を 読みかえしたところ、 気候感度に関連する議論はあるが、 (1-1)式のような気候感度の定式化は見あたらない。 他方、 Ramanathan and Coakley (1978) の式(62)にこの定式化がある。 そこに参考文献として Schneider and Dickinson (1974)が あげられている。 (前に読んだときは式の出典かと思ったのだが、考え方のヒントを得たという意味らしい。) Ramanathan and Coakley (1978)は この定式化を最初に示した文献ではないと思われるが、 筆者(増田)が確認したうちでは最初であり、また教材として参考になる文献なので、 これをあげておくことにする。 (2006-05-10 HTML版に追加、2006-09-02改訂。増田)