2022 Fiscal Year Annual Research Report

Homogenization of multi-sensor total column ozone satellite data and long-term ozone reanalysis

Research Project

Project/Area Number	18K03748
Research Institution	Japan, Meteorological Research Institute
Principal Investigator	直江寛明気象庁気象研究所, 気候・環境研究部, 室長 (70354511)
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)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、再解析間でのオゾンの比較を行った。JRA-3QオゾンはJRA-55オゾンよりもオゾン濃度が最大となる熱帯中部成層圏でバイアスが軽減している。他機関の再解析と比較すると、ERA5は上部成層圏に負のバイアスがあり、MERRA2ではほとんどバイアスがないのかがわった。期間全体を通して、本研究では、利用可能な20種類のLevel 2 衛星観測オゾン全量 (TCO) データを40年間 (1978-2017) 分取得し、結合TCOデータセットを作成した。20種類の個々のTCOデータセットと結合したTCOデータは、ドブソンとブリューワー分光光度計による地上観測に対して補正を行った。こでは２種類のバイアス補正法を用いる。時間方向に線形単回帰を行う補正法と、時間、太陽天頂角、オゾンの有効温度を説明変数とした線形重回帰による補正法である。全ての衛星データセットで地上観測との差は2-3％の範囲にある。重回帰補正法によるトレンドには明瞭な季節依存性と緯度依存性があるが、時間だけの単回帰補正法では季節依存性と緯度依存性はない。結合TCOデータセットの平均平方二乗差は、補正前の8.6 DU から、単回帰と重回帰いずれの補正において 8.4 DU へ減少している。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を表現しているが、JRA-3Qは化学反応の寄与が優勢な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では、化学気候モデルで使用している化学過程について、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。