2021 Fiscal Year Research-status Report
オゾンの衛星観測データ均質化とマルチセンサ長期再解析
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18K03748
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
直江 寛明 気象庁気象研究所, 気候・環境研究部, 室長 (70354511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞木 貴史 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 室長 (50514973)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | オゾン長期再解析 / 均質な衛星観測のオゾン全量 / バイアス補正 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で目標としていた、バイアス補正を施して作成したオゾン観測データセットを化学気候モデルでデータ同化しオゾン長期再解析の作成については既に完了した。
本年度は、オゾン長期再解析について過去の長期再解析、他機関のオゾン再解析や観測との比較からオゾン再解析の品質評価を行った。
オゾン長期再解析のデータセットは、気象庁第３次長期再解析 (JRA-3Q) の外部境界条件として使用している。気象庁第２次長期再解析 (JRA-55) では、1978年以前は衛星観測がなかったためオゾンの解析値は作成しなかった。しかし、JRA-3Qでは気象場で駆動した化学気候モデルを計算しバイアス補正することでオゾン解析値の作成を行った。中間圏オゾンは、オゾン観測の気候値と再解析オゾンの比を求め補正した。オゾン衛星観測がない時代のオゾンは、衛星時代の再解析オゾンとデータ同化なしのオゾンからバイアス補正比を算出し、気象場で駆動したオゾン計算値に補正値をかけて算出した。その結果、JRA-55のオゾンは日別気候値だけだったのが、JRA-3Qでのオゾンは現実的に近いオゾン変動が得られ、非衛星時代オゾンの表現は大幅に改善した。
衛星期間におけるJRA-3QオゾンとJRA-55オゾンを比較すると、どちらもオゾンQBOは再現されているが、JRA-3Qは化学反応の寄与が大きい5-15 hPa においてオゾンQBOの振幅が大きく、JRA-55では力学的寄与が大きい15-50 hPa において振幅が大きい。これは、JRA-3Qの化学気候モデルで使用している化学過程は、JRA-55で使用している化学過程よりも大幅に改善されたためであり、JRA-55でみられた成層圏オゾンの過少バイアスは改善されていることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究で目標としていた、バイアス補正を施して作成したオゾン観測データセット、化学気候モデルでデータ同化、オゾン長期再解析の作成、については既に完了した。
オゾン長期再解析のデータセットは、気象庁第３次長期再解析 (JRA-3Q) の外部境界条件として使用している。JRA-55では1978年以前衛星観測がなかったためオゾンの解析値を作成しなかったが、JRA-3Qでは気象場で駆動した化学気候モデルを計算しバイアス補正することでオゾン解析値を作成した。
中間圏オゾンは、オゾン観測の気候値と再解析オゾンの比を求め補正した。オゾン衛星観測がない時代のオゾンは、衛星時代の再解析オゾンとデータ同化なしのオゾンからバイアス補正比を算出し、気象場で駆動したオゾン計算値に補正値をかけて算出した。その結果、JRA-55でのオゾンは日別気候値だけだったのが、JRA-3Qでのオゾンは現実的に近いオゾン変動が得られ、非衛星時代オゾンの表現は大幅に改善した。
衛星期間におけるJRA-3QオゾンとJRA-55オゾンを比較すると、どちらもオゾンQBOを再現しているが、JRA-3Qは化学反応の寄与が大きい5-15 hPaにおいてオゾンQBOの振幅が大きく、JRA-55では力学的寄与が大きい15-50 hPa において振幅が大きい。これは、JRA-3Qで使用している化学気候モデルでの化学過程について、JRA-55で使用している化学過程よりも大幅に改善されたためであり、JRA-55でみられた成層圏オゾンの過少バイアスは改善されていることがわかった。
よって、本研究は計画以上に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、マルチセンサーの Level 2 衛星観測オゾン全量データを地上観測との比較によりバイアス補正し、時間方向に一様かつ高分解能な結合データセットを作成した。また得られた観測データと最先端の化学気候モデルによるデータ同化・オゾン長期再解析を行い、各予報機関で作成しているオゾンの長期再解析データと比較することで品質評価を行った。
今後は品質評価で得られた成果のとりまとめを行う。バイアス補正をして作成した高精度なデータセットを用いて、これまで統計的有意性が低く未解明であった熱帯QBOがオゾン層変動に及ぼしうる影響を解明する計画である。
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| Causes of Carryover |
令和３年度に、オゾン長期再解析の品質評価を学会発表する予定であったが、非衛星時代の長期再解析の計算の終了が遅れた。そのため、計画を変更し全期間の長期再解析について解析を実施することとした。このため、オゾン長期再解析のとりまとめと品質評価の発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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