化学気候モデルを用いた太陽プロトンイベントのオゾンと気候に及ぼす影響に関する研究

• Project Area: Solar-Terrestrial Environment Prediction as Science and Social Infrastructure
• Project/Area Number: 16H01183
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 秋吉 英治 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 室長 (80211697)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: キャリントンイベント / 化学気候モデル / オゾン / NOx / 極域 / 塩素量 / 気候変動 / 環境変動 / 大気現象 / 地球変動予測 / 超高層大気環境 / 太陽プロトンイベント / ハロウィーンイベント / ボックス化学モデル / 成層圏 / MIPAS

Outline of Annual Research Achievements

前年度には、2003年に起こったハロウィーンイベントのオゾン層に及ぼす影響を、国立環境研究所の化学気候モデルを用いて計算し、The Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding（MIPAS）によって得られた観測データと比較し、イベント中・後の約2週間程度の期間で両者を比較し、良好な結果を得、これによってモデルの検証を行うことができた。
今年度は、同じモデルを用いて1859年8月28日に起こった巨大太陽プロトンイベント（キャリントンイベント）のオゾンへの影響を調べた。キャリントンイベントによって極域の地球大気に侵入したプロトンによって引き起こされる大気のイオン化率のデータから、それによって生成されるNOxの量を推定し、それを化学気候モデルの両極域（北緯60-90度、南緯60-90度）にインプットして計算を行った。2003年に起こったハロウィーンイベントのシミュレーションとは違って、当時の全球の気温や風のデータがないので、当時予想される二酸化炭素濃度、塩素化合物濃度、海水面温度を設定した計算を行った。また、大気微量成分の違いによる影響の違いを調べるため、大気中の塩素濃度がピークに達した2000年の二酸化炭素濃度、塩素化合物濃度、海水面温度を設定した計算も行った。特に、オゾン全量への寄与の大きい下部成層圏オゾンへの影響を調べたところ、塩素量が増加することによって、下部成層圏オゾンへの影響（オゾン減少）が拡大することがわかった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] National Center for Atmospheric Research/NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Leeds(英国)
• [Int'l Joint Research] University of Victoria(カナダ)
• [Int'l Joint Research] NIWA(ニュージーランド)
• [Int'l Joint Research] IAC(スイス)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] NCAR/NASAゴダート航空宇宙センター/地球流体力学研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/リーズ大学/UK Met Office(英国)
• [Int'l Joint Research] ラクイラ大学(イタリア)
• [Int'l Joint Research] PMOD/WRC(スイス)
• [Int'l Joint Research] 国立水・大気研究所(ニュージーランド)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Ozone sensitivity to varying greenhouse gases and ozone-depleting substances in CCMI-1 simulations (2018)
  • Author(s): Morgenstern O.、Stone K. A.、Schofield R.、Akiyoshi H.、Yamashita Y.、Kinnison D. E.、Garcia R. R.、Sudo K.、Plummer D. A.、Scinocca J.、Oman L. D.、Manyin M. E.、Zeng G.、Rozanov E.、Stenke A.、Revell L. E.、Pitari G.、Mancini E.、Di Genova G.、Visioni D.、Dhomse S. S.、Chipperfield M. P.
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 18 Issue: 2 Pages: 1091-1114
  • DOI: 10.5194/acp-18-1091-2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Review of the global models used within phase 1 of the Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) (2017)
  • Author(s): Morgenstern, O, M. I. Hegglin, E. Rozanov, F. M. O’Connor, N. L. Abraham, H. Akiyoshi, A. T. Archibald, S. Bekki, N. Butchart, M. P. Chipperfield et al.
  • Journal Title: Geosci. Model Dev. Volume: 10 Issue: 2 Pages: 639-671
  • DOI: 10.5194/gmd-10-639-2017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Ozone sensitivity to varying GHGs and ODSs in CCMI simulations (2017)
  • Author(s): Morgenstern, O., H. Akiyoshi, Y. Yamashita, D. Kinnison, R. Garcia, D. Plummer, J. Scinocca, G. Zeng, E. Rozanov, A. Stenke, L. Revell, G. Pitari, E. Mancini, G. Di Genova, S. Dhome, M. Chipperfield
  • Organizer: CCMI Workshop 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Resolution dependency of stratosphere-to-troposphere transport estimated by the global multi-resolution simulations (2017)
  • Author(s): Yamashita, Y., M. Takigawa, K. Ishijima, H. Akiyoshi, C. Kodama, H. Yashiro, M. Satoh
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 化学気候モデルを用いた太陽プロトンイベントのオゾン・気候影響 (2017)
  • Author(s): 秋吉英治、門脇正尚、中井陽一、今村隆史、望月優子
  • Organizer: PSTEP研究集会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Invited
• [Presentation] 大陽高エネルギー粒子の大気への影響に関するボックスモデルシミュレーション：中層大気での微量化学種の変動 (2016)
  • Author(s): 中井陽一、望月優子、丸山真美、秋吉英治、今村隆史
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉（幕張メッセ国際会議場）
• [Presentation] 化学気候モデルの力学場と化学場の特徴について (2016)
  • Author(s): 佐々木拓也、塩谷雅人、秋吉英治、出牛真、D. Kinnison
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 千葉（幕張メッセ国際会議場）
• [Presentation] Characteristics of dynamical and chemical fields in chemistry climate models in relation to the monsoon circulations (2016)
  • Author(s): Sasaki, T., M. Shiotani, H. Akiyoshi, M. Deushi, and D. Kinnison
  • Organizer: Quadrennial Ozone Symposium 2016
  • Place of Presentation: Edinburgh International Conference Centre, UK
  • Int'l Joint Research