亜酸化窒素濃度分布を介した北極域オゾン層の長期変動に関する研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19340138
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 秋吉 英治 National Institute for Environmental Studies, 大気圏環境研究領域, 主任研究員 (10270589)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉田 考史 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域, 主任研究員 (90312230)
• Keywords: N2O / オゾン / 成層圏 / 気候変動 / 化学気候モデル / 長期変動 / 化学 / 輸送

Research Abstract

昨年度実行した、化学気候モデルの約120年間(1980年〜2100年)の計算結果について、亜酸化窒素(N2O)濃度とオゾン濃度の分布・変動の長期変動に関する解析を行った。成層圏下部では、N2Oは大気の輸送のトレーサーとして、オゾンは輸送と化学過程の両方の影響をうけるので、その違いから輸送によるオゾンの年々変動と化学的なオゾン破壊によるオゾン濃度の変動とを分離することが本研究の目的である。
まず、1980年〜2100年までの全期間についての極渦崩壊時期を計算し、この121年間の北極渦崩壊時期のヒストグラムを作った。そのヒストグラムをもとに、全期間の年を極渦崩壊の早い年、平均的な年、遅い年への分類を行った。
次に、45N以北の中高緯度における下部成層圏N2O濃度をProbability Distribution Function(PDF)解析し、Akiyoshi and Zhou(2007,J.Geophys.Res.)の1979-2002年の過去24年間の期間についてのPDF解析に見られたような、極渦の早い年と遅い年との間のN2O濃度分布に明確な違いがあるかどうかを調べた。その結果、1980年〜2100年に対しても同様な違いがみられることがわかった。すなわち、北極渦崩壊時期の早い年は、初冬から早春にかけての北極渦崩壊時期の前後を含む期間で、北半球中高緯度全体としてみると下部成層圏のN2O濃度が大きく減少していた。これは、北半球のプラネタリー波の活動が活発で、それに伴って、中高緯度で下降流が強まったためである。一方、北極渦崩壊時期の遅い年には、プラネタリー波の活動が低く、それに伴う下降流も弱いので、このようなN2O濃度の急激な減少は見られなかった。
さらに、より詳しく緯度毎の違いを見るため、45-90Nの解析領域を3つの等価緯度帯に分割して解析を行った。極渦内部、境界領域、その外側の3つの領域に分け、下部成層圏のいくつかの温位面上で、N2O濃度とオゾン濃度との相関関係を調べた。その結果、北極渦の外側で、オゾン濃度とN2O濃度の間に明確な負の相関があり、この領域の空気が鉛直移流(下降流)の影響を強く受けていることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] A CCM simulation of the breakup of the Antarctic polar vortex in the years 1980-2004 under the CCMVal scenarios (2009)
  • Author(s): Akiyoshi, H., L. B. Zhou, Y. Yamashita, K. Sakamoto. M. Yoshiki, T. Nagashima, M. Takahashi, J. Kurokawa, M. Takigawa, T. Imamura
  • Journal Title: J. Geophys. Res. 114 Pages: D03103(1-28)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The impact of stratospheric ozone recovery on thropopause height trends (2009)
  • Author(s): Son, S.-W., L. M. Polvani, D. W. Waugh, T. Birner, H. Akiyoshi, R. R. Garcia, A. Gettelman, D. A. Plummer, E. Rozanov
  • Journal Title: J. Climate 22 Pages: 429-445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clear sky UV simulations in the 21st century based on ozone and temperature projections from Chemistry-Climate Models (2009)
  • Author(s): Tourpali, K., A. F. Bais, A. Kazantzidis, C. S. Zerefos, H. Akiyoshi, J. Austin, C. Bruhl, N. Butchart, M. P. Chipperfield, M. Dameris, M. Deushi, V. Eyring, M. A. Giorgetta, D. E. Kinnison, E. Mancini, D. R. Marsh, T. Nagashima, G. Pitari, D. A. Plummer,
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. 9 Pages: 1165-1172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Tropical Tropopause Layer 1960-2100 (2009)
  • Author(s): Gettelman, A., T. Birner, V. Eyring, H. Akiyoshi, S. Bekki, C. Bruhl, M. Dameris, D. E. Kinnison, F. Lefevre, F. Lott, E. Mancini, G. Pitari, D. A. Plummer, E. Rozanov, K. Shibata, A. Stenke, H. Struthers, W. Tian
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. 9 Pages: 1621-1637
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The impact of stratospheric ozone recovery on the southern hemisphere westerly jet (2008)
  • Author(s): Son, S.-W., L. M. Polvani, D. W. Waugh, H. Akiyoshi, R. Garcia, D. Kinnison, S. Pawson, E. Rozanov, T. G. Shepherd, K. Shibata
  • Journal Title: Science 320 Pages: 1486-1489
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupled chemistry climate model simulations of the solar cycle in ozone and temperature (2008)
  • Author(s): Austin, J., K. Taurpali, E. Rozanov, H. Akiyoshi, S. Bekki, G. Bodeker, C. Bruhl, N. Butchart, M. Chipperfield, M. Deushi, V. I. Fomichev, M. A. Giorgetta, L. Gray, K. Kodera, F. Lott, E. Manzini, D. Marsh. K. Matthes, T. Nagashima, K. Shibata, R. S. Stol
  • Journal Title: J. Geophys. Res. 113 Pages: D11306(1-20)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Line shape of the far-wing beyond the band head of the CO2 ν3 band (2008)
  • Author(s): Tanaka, T., M. Fukabori, T. Sugita, T. Yokota, R. Kumazawa, T. Watanabe, H. Nakajima
  • Journal Title: J. Mol. Spectrosc. 252 Pages: 185-189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Validation of water vapor profiles (version 13) retrieved by the IMK/IAA scientific retrieval processor based on full resolution spectra measured by MIPAS on board Envisat (2008)
  • Author(s): Milz, M., et al., 33名
  • Journal Title: Atmos. Meas. Tech. Discuss 2 Pages: 489-559
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Temporary denitrification in the Antarctic stratosphere as observed by ILAS-II in the 2003 early winter : Comparison with a microphysical box model (2008)
  • Author(s): Sugita T., S. Hayashida, H. Irie
  • Organizer: SPARC 4th General Assembly
  • Place of Presentation: ボローニャ(イタリア)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] A CCM simulation of the change in stratospheric ozone, temperature, zonal-wind, and breakup date of the Antarctic polar vortex in the years 1980-2004 (2008)
  • Author(s): Akiyoshi, H., L. B. Zhou, Y. Yamashita, K. Sakamoto, M. Yoshiki, T. Nagashima, M. Takahashi, J. Kurokawa, M. Takigawa, T. Imamura
  • Organizer: SPARC 4th General Assembly
  • Place of Presentation: ボローニャ(イタリア)
  • Year and Date: 2008-09-01
• [Presentation] 下部成層圏における亜酸化窒素濃度、オゾン全量、極渦崩壊時期の年々変動とその相関関 (2008)
  • Author(s): 秋吉英治, L. B. Zhou
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 千葉、幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2008-05-29
• [Book] ココが知りたい地球温暖化(気象ブックス026) (2009)
  • Author(s): (独)国立環境研究所地球環境研究センター(分担執筆)
  • Total Pages: 182
  • Publisher: 成山堂書店