重力分離を応用した成層圏大気循環の研究

• 研究課題/領域番号: 15K05282
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 宮城教育大学
• 研究代表者: 菅原 敏 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (80282151)
• 連携研究者: 石戸谷 重之 産業技術総合研究所, 研究グループ付 (70374907) ; 青木 周司 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (00183129) ; 森本 真司 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (30270424)
• 研究協力者: 本田 秀之 宇宙科学研究所, 科学衛星運用・データ利用ユニット, 嘱託
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 成層圏 / 大気年代 / 重力分離

研究成果の概要

大気球を用いた成層圏大気観測と数値モデルを用いた理論的研究の成果をまとめ、重力分離と大気年代を用いた成層圏大気循環の研究を前進させた。赤道上空において大型気球を用いて採取された成層圏大気サンプルを分析することで、CO2およびSF6の濃度、大気主成分の同位体比を分析し、高度に依存する大気年代および重力分離を明らかにした。二次元の大気輸送モデルを用いたシミュレーションから、熱帯の鉛直輸送が強化されるにつれて、重力分離効果が減少することがわかった。本研究の結果は、成層圏大気の輸送プロセスの変動を把握するために、大気年代と重力分離の組み合わせが有効であることを強く示唆することができた。

研究成果

• [国際共同研究] LAPAN(インドネシア)
• [雑誌論文] Vertical distributions of N2O isotopocules in the equatorial stratosphere (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Sakae、Yoshida Naohiro、Morimoto Shinji、Aoki Shuji、Nakazawa Takakiyo、Sugawara Satoshi、Ishidoya Shigeyuki、Uematsu Mitsuo、Inai Yoichi、Hasebe Fumio、Ikeda Chusaku、Honda Hideyuki、Ishijima Kentaro
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 2 ページ: 833-844
  • DOI: 10.5194/acp-18-833-2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Age and gravitational separation of the stratospheric air over Indonesia (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugawara Satoshi、Ishidoya Shigeyuki、Aoki Shuji、Morimoto Shinji、Nakazawa Takakiyo、Toyoda Sakae、Inai Yoichi、Hasebe Fumio、Ikeda Chusaku、Honda Hideyuki、Goto Daisuke、Putri Fanny A.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 3 ページ: 1819-1833
  • DOI: 10.5194/acp-18-1819-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vertical Profiles and Temporal Variations of Greenhouse Gases in the Stratosphere over Syowa Station, Antarctica (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto, D., S. Morimoto, S. Aoki, S. Sugawara, S. Ishidoya, Y. Inai, S. Toyoda, H. Honda, G. Hashida, T. Yamanouchi and T. Nakazawa
  • 雑誌名: SOLA 巻: 13 号: 0 ページ: 224-229
  • DOI: 10.2151/sola.2017-041
  • NAID: 130006247207
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] インドネシア・ビアク島におけるクライオジェニックサンプラー回収気球実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田 忠作, 青木 周司, 森本 真司, 菅原 敏, 本田 秀之, 豊田 栄, 石戸谷 重之, 中澤 高清, 長谷部 文雄, 稲飯 洋一, 林 政彦, 柴田 隆, 後藤 大輔, Halimurrahman Mukri, Moedji Soedjarwo, Ninong Komala, Fanny A. Putri, Thohirin Chodijah, Agus Hidayat, Afif Budiyono, Thomas Djamaluddin, 飯嶋 一征, 田村 誠, 井筒 直樹, 吉田 哲也
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告 巻: JAXA-RR-16-008 ページ: 33-48
  • URL: http://id.nii.ac.jp/1696/00001836/
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inter-comparison of stratospheric mean-meridional circulation and eddy mixing among six reanalysis datasets (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., T. Iwasaki, Y. Kawatani, C. Kobayashi, S. Sugawara, and M. Hegglin
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 16 号: 10 ページ: 6131-6152
  • DOI: 10.5194/acp-16-6131-2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inter-comparison of stratospheric mean-meridional circulation and eddy mixing among six reanalysis datasets (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazaki, T. Iwasaki, Y. Kawatani, C. Kobayashi, S. Sugawara, and M. Hegglin
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. Discuss 巻: 15 ページ: 27749-27803
  • DOI: 10.5194/acpd-15-27749-2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Variation in the mixing fraction of tropospheric and stratospheric air masses sharing the tropical lower stratosphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Inai, Y., S. Sugawara, S. Aoki, S. Morimoto, and T. Nakazawa
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 日本および南極上空における成層圏N2O isotopoculeの高度分布とその変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊田栄、吉田尚弘、森本真司、稲飯洋一、青木周司、中澤高清、菅原敏、石戸谷重之、後藤大輔、本田秀之、池田忠作、石島健太郎
  • 学会等名: 大気化学討論会
• [学会発表] Twenty-three year record of the mid-stratospheric 13CO2 over Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, S., Ishidoya, S., Morimoto, S., Aoki, S., Nakazawa, T., Umezawa, T., Toyoda, S., Honda, H.
  • 学会等名: 10th International Carbon Dioxide Conference 2017
  • 国際学会
• [学会発表] マルチクロックトレーサーによる大気年代の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏, 青木周司, 森本真司, 中澤高清, 稲飯洋一, 豊田栄, 石戸谷重之，後藤大輔, 梅澤拓, 長谷部文雄, 石島健太郎
  • 学会等名: 宇宙科学研究所大気球シンポジウム
• [学会発表] 南極上空成層圏において観測された大気の重力分離と周辺域の気象場との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石戸谷重之，菅原敏，稲飯洋一，森本真司，本田秀之，池田忠作，冨川喜弘，豊田栄，青木周司，中澤高清
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度春季大会
• [学会発表] Latitudinal distributions of gravitational separation and mean age of the stratospheric air observed using a balloon-borne cryogenic air sampler (2017)
  • 著者名/発表者名: 石戸谷重之，菅原敏，青木周司，森本真司，中澤高清，豊田栄，本田秀之
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Age of air and gravitational separation in the stratosphere over Indonesia (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi SUGAWARA, S. ISHIDOYA, S. AOKI, S. MORIMOTO, T. NAKAZAWA, S. TOYODA, Y. INAI, F. HASEBE, C. IKEDA, H. HONDA, D. GOTO, and F. PUTRI
  • 学会等名: 2016 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] 赤道上空成層圏における N2O 同位体比の鉛直分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊田 栄, 吉田 尚弘, 森本 真司, 青木 周司, 中澤 高清, 菅原 敏, 石戸谷 重之, 植松 光夫, 稲飯 洋一, 長谷部 文雄, 池田 忠作, 本田 秀之, 石島 健太郎
  • 学会等名: 平成２８年度大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-11-01
• [学会発表] 大気の重力分離の時定数 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅原 敏, 石戸谷 重之
  • 学会等名: 第22回大気化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-10-12
• [学会発表] 熱帯成層圏における大気の年齢と水蒸気鉛直分布の整合的理解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷部 文雄, 青木 周司, 菅原 敏, 稲飯 洋一, 石戸谷 重之, クライオサンプリングチーム, SOWERチーム
  • 学会等名: 第22回大気化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-10-12
• [学会発表] Vertical distributions of N2O isotopocules in the equatorial stratosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakae TOYODA, Naohiro YOSHIDA, Shinji MORIMOTO, Shuji AOKI, Takakiyo NAKAZAWA, Satoshi SUGAWARA, Shigeyuki ISHIDOYA, Mitsuo UEMATSU, Yoichi INAI, Fumio HASEBE, Chusaku IKEDA, Hideyuki HONDA, and Kentaro ISHIJIMA
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Isotopomers
  • 発表場所: Nantes, France
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] インドネシアにおける成層圏大気サンプリング気球実験の結果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏, 青木周司, 森本真司, 中澤高清, 石戸谷重之, 豊田栄, 長谷部文雄，稲飯洋一，後藤大輔，本田秀之, 池田忠作， 飯嶋一征，田村誠，井筒直樹, 吉田哲也，PutriFanny
  • 学会等名: 宇宙科学研究所大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 平成２７年度成層圏大気クライオサンプリング実験（結果速報） (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏, 青木周司, 森本真司, 中澤高清, 石戸谷重之, 豊田栄, 本田秀之, 池田忠作，井筒直樹, 吉田哲也
  • 学会等名: 宇宙科学研究所大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] インドネシア上空成層圏の温室効果気体と重力分離の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏、石戸谷重之、青木周司、森本真司、中澤高清、豊田栄、池田忠作 、本田秀之、 稲飯洋一、長谷部文雄、Fanny A. Putri、後藤大輔
  • 学会等名: 日本気象学会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都市）
  • 年月日: 2015-10-28