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高分解能大気大循環化学モデルの開発と成層圏物質循環の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11219202
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 正明  東京大学, 気候システム研究センター, 教授 (70188051)

研究分担者 佐藤 薫  国立極地研究所, 助教授 (90251496)
秋吉 英治  国立環境研究所, 主任研究員 (10270589)
中島 映至  東京大学, 気候システム研究センター, 教授 (60124608)
研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
45,100千円 (直接経費: 45,100千円)
2002年度: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
2001年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
2000年度: 13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
1999年度: 14,200千円 (直接経費: 14,200千円)
キーワード成層圏オゾン / 重力波 / 大気大循環モデル / 化学反応 / オゾンホール / 硫酸エアロゾル / オゾンQBO / 梅雨前線 / 動力波 / 成層圏化学過程 / 極成層圏雲 / 臭素系物質 / ナッジング / 高分解能水惑星モデル / 大気化学 / 物質循環 / 大気大循環化学モデル / オゾン / HOX / NOX / CLOX
研究概要

成層圏オゾン変動とその気候に及ぼす影響を見ることを目的とする。そのことを研究するためには、いろいろの方法があるが、我々の班では主に大気大循環モデル(GCM)をもちいて研究をおこなっている。
具体的には、1:複雑な化学反応系をモデルに組み込み、成層圏オゾン変動を調べること、2:高分解能のモデルによる力学、輸送過程と化学過程の関係性を調べること、等を行い、問題を考察した。
南極域成層圏オゾンホールが最近は温度のより高い北極域にも起こりつつあり、それのメカニズム解明および将来予測が必要になってきたことにより、成層圏オゾン等化学物質の変動も含めてモデル研究の視野に入ってきている。化学モデルに硫酸エアロゾルが導入された。つぎに、オゾンホールに重要な極成層圏雲をモデルに導入することで、オゾンホールの実験をおこない、観測と比較した。また、オゾンホールの将来予測実験をおこなった。我々のモデルではこのままのフロン規制が続くと仮定して、2040年ころにオゾンホールがなくなるであろう結果を示している。
CCSR/NIES ナッジング CTMを用いて北極渦崩壊後の夏の下部成層圏におけるオゾン濃度の変動を計算し、ILASによるオゾンデータと比較してよい一致を得た。また、そのオゾン変動に対するプラネタリースケールの波動とNOxケミストリーの相互作用の影響を明らかにした。その他の研究として、オゾンQBOのピナツボ噴火の影響実験、太陽11年変動にともなうオゾン変動などを具体的研究としておこなった。
高分解能のGCMによる重力波の生成問題、重力波による物質輸送混合や成層圏変動の役割を調べている。梅雨前線の実験をおこない、梅雨前線を再現した。気候モデルで梅雨前線を再現したことは世界的に始めてうまくいったと思われる。
中緯度大型大気レーダーの観測データとの比較により現実的な重力波が表現されていると確認できた高分解能全球水惑星モデルによる時系列データ(Sato et al.,1999)を用いて、観測、数値モデル研究とも殆どなされていない極域成層圏の重力波力学特性の解析を行った。極夜ジェットの曲率の大きなところから重力波が発生している様子が明らかとなった(Sato,2000)。局所的ロスビー数が大きいことから,地衡風調節過程による発生と考えられた.これは,南極昭和基地の定常ラジオゾンデデータ解析により明らかになった成層圏で下向き重力波の割合が大きくなる事実と調和的である(Yoshiki and Sato,2000)。また、対流圏上部の地衡風調節過程により発生した重力波に伴う温度擾乱により、局所的に低温域ができ、極成層圏雲を生成している事実も南極昭和基地マイクロパルスライダーと定常ラジオゾンデ観測データの解析により明らかとなった(Shibata et al.,2003)。

報告書

(5件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (67件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (67件)

  • [文献書誌] Takigawa, M. et al.: "Simulation of ozone and other chemical species using a CCSR/NIES AGCM with coupled stratospheric chemistry"J. Geophys. Res.. 104. 14003-14018 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akiyoshi, H. et al.: "Modeling of chemistry and chemistry-radiation coupling processes for the middle atmosphere and a numerical experiment on C02 doubling with a 1-D coupled model"J. Meteor. Soc. Japan. 78. 563-584 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujiwara.M., M.Takahashi: "The role of the equtorial Kelvin wave in stratosphere-troposphere exchange in a general circulation model"J. Geophys. Res. 106. 22763-22780 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sudo, K., M.Takahashi: "Simulation of tropospheric ozone changes during 1997-1998 El Nino: Meteorological impact on tropospheric photochemistry"Geophys. Res. Letters. 28. 4091-4094 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nagashima, T. et al.: "Future development of the ozone layer calculated by a general circulation model with fully interactive chemistry"Geophys. Res. Letters. 29(8). 3.1-3.4 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akiyoshi, H. et al.: "A low-N20 airmass simulated by the CCSR/NIES nudging CTM and observed by ILAS in 1997"J. Meteor. Soc. Japan,. 80. 451-463 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takigawa.M.et al.: "Simulation of stratospheric sulfate aerosols using a Center for Climate System Research/National Institute for Environmental Studies atmospheric GCM with coupled chemistry, Part I: nonvolcanic simulation"J. Geophys. Res. (in press). (2003)

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  • [文献書誌] Akiyoshi, H.: "Chemistry and temperature perturbations calculated by achemical-radiative coupled 1-D model due to Pinatubo aerosols"J. Meteor. Soc. Japan. (in press). (2003)

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  • [文献書誌] Sato, N., M.Takahashi: "The interdiurnal variation of summer cumulus convection over the Kanto plain in Japan"J. Meteor. Soc. Japan. 77. 1199-1220 (1999)

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  • [文献書誌] M.Yoshiki, K.Sato: "A statistical study of gravity waves in the polar regions based on operational radiosonde data"J. Geophys. Res.. 105. 17995-18011 (2000)

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  • [文献書誌] K.Sato: "Sources of gravity waves in the polar middle atmosphere"Adv. Polar Upper Atmos. Res.. 14. 233-240 (2000)

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  • [文献書誌] Sato, N., M.Takahashi: "Long-term changes in the properties of summer precipitation in the Tokyo area"Tenki. 47. 643-648 (2000)

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  • [文献書誌] K.Sato et al.: "Global characteristics of medium-scale tropopausal waves observed in ECMWF operational data"Mon. Wea. Rev.. 128・11. 3808-3823 (2000)

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  • [文献書誌] Zhao, N. et al.: "Wave dynamics of super cloud clusters over the tropical region"Dyn. Atmos. Ocean. 33. 79-94 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kawatani, Y., M.Takahashi: "Baiu Front Appearing in a High Resolution GCM Simulation"Proceedings of The Second International Symposium on Asian Monsoon System. 27-31 March. 239-245 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Baldwin, M. et al.: "The SPARC QBO"Rev. Geophys. (in press). (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, N., M.Takahashi: "Long-term variations of the Baiu frontal zone and midsummer weather in Japan"J. Meteor. Soc. Japan. (in press). (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tomikawa et al.: "Formation of an ozone lamina due to differential advection revealed by intensive observations"J. Geophys. Res.. (in press). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamamori, K.Sato: "An energy source of medium-scale tropopausal waves"Mon. Wea. Rev.. (in press). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Arai, M. and H. mukougawa: "On the effectiveness of the eddy straining mechanism for the maintenance of blocking flows"J. Meteor. Soc. Japan. 80-4B. 1089-1102 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hadi, T. W. et al.: "Sea-breeze circulation of Jakarta, Indonesia : A climatology based on boundary-layer observations"Mon. Weath. Rev.. 130. 2153-2166 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hayashi, Y.-Y. et al.: "Emergence of circumpolar vortex in two dimensional turbulence on a rotating sphere"Proceedings of the IUTAM symposium on Developments in Geophysical Turbulence (Fluid Mechanics and Its Applications). 58. 179-192 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hio, Y., and I. Hirota: "Interannual variation of planetary waves in the southern hemisphere stratosphere"J. Meteor. Soc. Japan. 80-4B. 1069-1076 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Horinouchi, T.: "Mesoscale variability of tropical precitation : validation of satellite estimates of wave forcing using TOGA-COARE radar data"J. Atmos. Sci.. 59-16. 2428-2437 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Horinouchi. T. et al.: "Convectively generated mesoscale gravity waves simulated throughout the middle atmosphere"Geophys. Res. Lett.. 29-21, 10.1029/2002GL016069. (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Horinouchi. T. et al.: "Synoptic-scale Rossby waves and geographic distribution of lateral transport routes between the tropics and the extratropics in the lower stratosphere"J. Geophys. Res.. 105-D21. 26579-26592 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Inatsu, M. et al.: "Formation of subtropical westerly jet core in an idealized GCM without mountains"Geophys. Res. Lett.. 27-4. 529-532 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] lnatsu, M. et al.: "Stationary eddy response surface boundary forcing : Idealized GCM experiments"J. Atmos. Sci.. 59-11. 1898-1915 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] lnatsu, M. et al.: "Tropical and extratropical SST effects on the midlatitude storm track"J. Meteor. Soc. Japan. 80-4B. 1069-1076 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ishioka, K. et al.: "Technical approach for the design of a high-resolution spectral model on a sphere : application to decaying turbulence"Nonlinear Processes in Geophysics. 7-1/2. 105-110 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kawamoto, N. and M. Shiotani: "Interannual variability of the vertical descent rate in the Antarctic polar vortex"J. Geophys. Res.. 105-D9. 11935-11946 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mizuta, R. and S. Yoden: "Chaotic mixing and transport barriers in an idealized stratospheric polar vortex"J. Atmos. Sci.. 58-17. 2615-2628 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mizuta, R. and S. Yoden: "Interannual variability of the 4-day wave and isentropic mixing inside the polar vortex in midwinter of the Southern Hemisphere upper stratosphere"J. Geophys. Res.. 107-D24. 10.1029/2001JD002037 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naito, Y.: "Planetary wave diagnostics on the QBO effects on the deceleration of the polar-night jet in the southern hemisphere"J. Meteor. Soc. Japan. 80-4B. 985-995 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naito, Y., et al.: "A parameter sweep experiment on the effects of the equatorial QBO on stratospheric sudden warming events"J. Atmos. Sci. 60-11. 1380-1394 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, N. and M. Takahashi: "Long-term variations of the Baiu frontal zone and midsummer weather in Japan"J. Meteor. Soc. Japan. in press. (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Tomikawa et al.: "Formation of an ozone lamina due to differential advection revealed by intensive observations"J. Geophys. Res.. in press. (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Yamamori and K. Sato: "An energy source of mediumscale tropopausal waves"Mon. Wea. Rev.. in press. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sudo, K., M.Takahashi, J.Kurokawa, H.Akimoto: "CHASER: A global chemical model of the troposphere 1. Model description"J.Geophys.Res.. 107. 10.1029/2001JD001113 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shibata, K.Sato, H.Kobayashi, M.Yabuki, M.Shiobara: "The Antarctic polar stratospheric clouds under the temperature perturbation by non-orographic inertia-gravity waves observed by micro pulse lidar"J.Geophys.Res.. (in press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yoshiki, K.Sato: "A statistical study of gravity waves in the polar regions based on operational radiosonde data"J.Geophys.Res.. 105. 17995-18011 (2000)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sato: "Sources of gravity waves in the polar middle atmosphere"Adv.Polar Upper Atmos.Res.. 14. 233-240 (2000)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi, H.: "Chemistry and temperature perturbations calculated by a chemical-radiative coupled 1-D model due to Pinatubo aerosols"J.Meteor.Soc.Japan. 80. 361-385 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi, H., S.Sugata, T.Sugita, H.Nakajima, H.Hayashi, J.Kurokawa, M.Takahashi: "A low-N20 airmass simulated by the CCSR/NIES nudging CTM and observed by ILAS in 1997"J.Meteor.Soc.Japan. 80. 451-463 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Nagashima, T., M.Takahashi, M.Takigawa, H.Akiyoshi: "Future development of the ozone layer calculated by a general circulation model with fully interactive chemistry"Geophys.Res.Letters. 29(8). 3.1-3.4 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takigawa, M., M.Takahashi, H.Akiyoshi: "Simulation of stratospheric sulfate aerosols using a Center for Climate System Research / National Institute for Environmental Studies atmospheric GCM with coupled chemistry, Part I : nonvolcanic simulation"J.Geophys.Res.. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kawatani, Y., M.Takahashi: "Simulation of the Baiu front in a high resolution AGCM"J.Meteor.Soc.Japan. 81(in press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Chen, W., H.-F.Graf, M.Takahashi: "Observed interannual oscillations of planetary wave forcing in the northern hemisphere"Geophys.Res.Letters. 4091-4094 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi, H., S.Sugata, T.Sugita, H.Nakajima, M.Takahashi: "A low-N2O airmass simulated by the CCSR/NIES nudging CTM and observed by ILAS in 1997"J. Meteor. Soc. Japan. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi, H.: "Chemistry and temperature perturbations calculated by a chemical-radiative coupled 1-D model due to Pinatubo aerosols"J. Meteor. Soc. Japan. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tomikawa, K.Sato, K.Kita, M.Fujiwara, M.Yamamori, T.Sano: "Formation of an ozone lamina due to differential advection revealed by intensive observations"J. Geophys. Res.. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yamamori, K.Sato: "An energy source of medium-scale tropopausal waves"Mon. Wea. Rev.. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Toyota, K., M.Takahashi, H.Akimoto: "Modeling multi-phase halogen chemistry in the marine boundary layer with size-seregated aerosol module : Implications for quasi-size-denpendent approach"Geophys. Res. Letters. 28. 2899-2902 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sudo, K., M.Takahashi: "Simulation of tropospheric ozone changes during 1997-1998 El Nino : Meteorological impact on tropospheric photochemistry"Geophys. Res. Letters. 28. 4091-4094 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nagashima, T., M.Takahshi, M.Takigawa, H.Akiyoshi: "Future of Development of the ozone layer calculated by a general circulation model with fully interactive chemistry"Geophys. Res. Letters. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,N.and M.Takahashi: "Long-term changes in the properties of summer precipitation in the Tokyo area"Tenki (in Japanese). 47. 643-649 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Zhao,N.,Y.Ding and M.Takahashi: "Wave dynamics of super cloud clusters over the tropical region."Dyn.Atmos.Ocean,. 33. 79-94 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Baldwin,M. et al.,: "The QUASI-BIENNIAL OSCILATION"Rev.Geophys.,. (in press). (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yoshiki and K.Sato: "A statistical study of gravity waves in the polar regions based on operational radiosonde data."J.Geophys.Res.,. 106. 17996-18011 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sato: "Sources of gravity waves in the polar middle atmosphere"Adv.Polar Upper Atmos.Res.,. 14. 233-240 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi,H.: "Modeling of chemistry and chemistry-radiation coupling processes for the middle atmosphere and a numerical experiment on CO2 doubling with a 1-D coupled mode."J.Meteor.Soc.Japan. 78. 563-584 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Akiyoshi, H: "Modeling of chemistry and chemistry-radiation coupling processes for the middle atmosphere and a numerical experiment on CO2 doubling with a l-D coupled model"J. Met. Soc. Japan. 78 (in press). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nagashima, T, M. Takahashi and F. Hasebe: "The first simulation of an ozone QBO in a general circulation model"Geophys. Res. Letters. 25. 3131-3134 (1998)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Niwano, M. and M. Takahashi: "The influence of the equatorial QBO on the northern hemisphere winter circulation of a GCM"J. Meteor. Soc. Japan. 76. 453-461 (1998)

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  • [文献書誌] Takahashi, M.: "Simulation of the quasi-biennial oscillation in a general circulation model"Geophys. Res. Letters. 26. 1307-1310 (1999)

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  • [文献書誌] Takigawa, M., Takahashi and H. Akiyoshi: "Simulation of ozone and other chemical species using a CCSER/NIES AGCM with coupled stratospheric chemistry"J. Geophys. Res.. 104. 14003-14018 (1999)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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