ヨウ素触媒サイクルを含む化学気候モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 16K16186
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 山下 陽介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, ビッグデータ活用予測プロジェクトチーム, 特任研究員 (40637766)
• 研究協力者: 秋吉 英治
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 化学気候モデル / オゾン / ヨウ素触媒サイクル / 物質循環 / 大気化学 / 気候 / 地球環境システム / 地球温暖化

研究成果の概要

大気中のヨウ素化合物は海洋から放出される自然起源のもので、光化学反応やエアロゾル上における不均一反応により無機ヨウ素化合物に変化し、大気中の循環によって成層圏にまで到達すると考えられている。本研究では、化学気候モデルに海洋上におけるヨウ化メチルの放出やヨウ素触媒サイクルを加えたモデルの開発を行い、光化学反応やエアロゾル上における不均一反応も導入した。開発したモデルで現在気候、将来気候実験を行い、成層圏の無機ヨウ素濃度やオゾン濃度の変化幅を推定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

成層圏プロセスとその気候における役割研究と地球圏－生物圏国際協同研究計画の下部組織であるI地球大気化学国際協同研究計画 の２つの機関が共同で、Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI)という国際プロジェクトを立ち上げ、世界のCCM で近過去のオゾン層変動やオゾン層将来予測結果を比較するために共通のシナリオ実験を行っている。このCCMI に参加している研究機関のどのモデルも、ヨウ素触媒サイクルを考慮していないのが現状であるが、本研究によりヨウ素触媒サイクルを考慮したモデルの開発を行うことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Formulation of Three-Dimensional Quasi-Residual Mean Flow Balanced with Diabatic Heating Rate and Potential Vorticity Flux (2019)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Takenari、Sato Kaoru、Ishijima Kentaro、Takigawa Masayuki、Yamashita Yousuke
  • 雑誌名: Journal of the Atmospheric Sciences 巻: 76 号: 3 ページ: 851-863
  • DOI: 10.1175/jas-d-18-0085.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 南半球の冬季から初夏におけるQBOの極渦への影響の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 直江寛明, 井上誠, 高橋正明
  • 雑誌名: 月刊海洋 巻: 51(2) ページ: 78-88
• [雑誌論文] 冬季から初夏における南半球大気のQBOに対する応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 直江寛明, 井上誠, 高橋正明
  • 雑誌名: 平成30年度「異常気象と長期変動」研究集会報告 巻: なし ページ: 131-138
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimates of ozone return dates from Chemistry-Climate Model Initiative simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Dhomse Sandip S.、Kinnison Douglas、Chipperfield Martyn P.、Salawitch Ross J.、Cionni Irene、Hegglin Michaela I.、Abraham N. Luke、Akiyoshi Hideharu、Archibald Alex T.、Bednarz Ewa M.、Bekki Slimane、Sudo Kengo、Tilmes Simone、Visioni Daniele、Yamashita Yousuke、Zeng Guang, et al.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 11 ページ: 8409-8438
  • DOI: 10.5194/acp-18-8409-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Revisiting the Mystery of Recent Stratospheric Temperature Trends (2018)
  • 著者名/発表者名: Maycock A. C.、Randel William J.、Steiner A. K.、Karpechko A. Y.、Christy J.、Saunders R.、Thompson D. W. J.、Zou C.-Z.、Chrysanthou A.、Luke A. N.、Akiyoshi H.、他21名、Yamashita Y.、Zeng G.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 号: 18 ページ: 9919-9933
  • DOI: 10.1029/2018gl078035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Improved Chemical Tracer Simulation by MIROC4.0-based Atmospheric Chemistry-Transport Model (MIROC4-ACTM) (2018)
  • 著者名/発表者名: Patra Prabir K.、Takigawa Masayuki、Watanabe Shingo、Chandra Naveen、Ishijima Kentaro、Yamashita Yousuke
  • 雑誌名: SOLA 巻: 14 号: 0 ページ: 91-96
  • DOI: 10.2151/sola.2018-016
  • NAID: 130007402442
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] No robust evidence of future changes in major stratospheric sudden warmings: a multi-model assessment from CCMI (2018)
  • 著者名/発表者名: Ayarzagena, B., M., Deushi, M., Hardiman, S. C., Jckel, P., Klekociuk, A., Marchand, M., Michou, M., Morgenstern, O., O'Connor, F. M., Oman, L. D., Plummer, D. A., Revell, L., Rozanov, E., Saint-Martin, D., Scinocca, J., Stenke, A., Stone, K., Yamashita, Y., Yoshida, K., Zeng, G.
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 18 号: 15 ページ: 11277-11287
  • DOI: 10.5194/acp-18-11277-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of High Radon-222 Concentration Events Using Multi-Horizontal-Resolution NICAM Simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishijima Kentaro、Takigawa Masayuki、Yamashita Yousuke、Yashiro Hisashi、Kodama Chihiro、Satoh Masaki、Tsuboi Kazuhiro、Matsueda Hidekazu、Niwa Yosuke、Hirao Shigekazu
  • 雑誌名: SOLA 巻: 14 号: 0 ページ: 111-115
  • DOI: 10.2151/sola.2018-019
  • NAID: 130007437697
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tropospheric ozone in CCMI models and Gaussian process emulation to understand biases in the SOCOLv3 chemistry-climate model (2018)
  • 著者名/発表者名: Revell L. E.、Stenke A.、Tummon F.、Feinberg A.、Rozanov E.、Peter T.、Abraham N. L.、Akiyoshi H.、Archibald A. T.、Butchart N.、Deushi M.、…、Yamashita Y.、Zeng G.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 21 ページ: 16155-16172
  • DOI: 10.5194/acp-18-16155-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Response of the Southern Hemisphere Atmosphere to the Stratospheric Equatorial Quasi-Biennial Oscillation (QBO) from Winter to Early Summer (2018)
  • 著者名/発表者名: YAMASHITA Yousuke、NAOE Hiroaki、INOUE Makoto、TAKAHASHI Masaaki
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 96 号: 6 ページ: 587-600
  • DOI: 10.2151/jmsj.2018-057
  • NAID: 130007521199
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ozone sensitivity to varying greenhouse gases and ozone-depleting substances in CCMI-1 simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Morgenstern O.、Stone K. A.、Schofield R.、Akiyoshi H.、Yamashita Y.、Kinnison D. E.、Garcia R. R.、Sudo K.、Plummer D. A.、Scinocca J.、Oman L. D.、Manyin M. E.、Zeng G.、Rozanov E.、Stenke A.、Revell L. E.、Pitari G.、Mancini E.、Di Genova G.、Visioni D.、Dhomse S. S.、Chipperfield M. P.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 2 ページ: 1091-1114
  • DOI: 10.5194/acp-18-1091-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Roles of intraseasonal disturbances and diabatic heating in the East Asian jet stream variabilities associated with the East Asian winter monsoon (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagio Hirota、Mai Ohta、Yousuke Yamashita、Masaaki Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Climate 巻: 31 号: 7 ページ: 2871-2887
  • DOI: 10.1175/jcli-d-16-0390.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large-Scale Tropospheric Transport in the Chemistry Climate Model Initiative (CCMI) Simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Orbe C.、Yang H.、Waugh D. W.、Zeng G.、Morgenstern O.、Kinnison D. E.、Lamarque J.-F.、Tilmes S.、Plummer D. A.、Scinnoca J. F.、Josse B.、Marecal V.、Jockel P.、Oman L. D.、Strahan S. E.、Deushi M.、Tanaka T. Y.、Yoshida K.、Akiyoshi H.、Yamashita Y.、他８名
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 ページ: 7217-7235
  • DOI: 10.5194/acp-2017-1038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The representation of solar cycle signals in stratospheric ozone. Part II: Analysis of global models (2018)
  • 著者名/発表者名: Amanda C. Maycock、Katja Matthes、Susann Tegtmeier、Hauke Schmidt、Remi Thieblemont、Lon Hood、Slimane Bekki、Makoto Deushi、Patrick Jockel、Oliver Kirner、Markus Kunze、Marion Marchand、Daniel R. Marsh、Martine Michou、Laura E. Revell、Eugene Rozanov、Andrea Stenke、Yousuke Yamashita、Kohei Yoshida
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18
  • DOI: 10.5194/acp-2017-477
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tropospheric jet response to Antarctic ozone depletion: An update with Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) models (2018)
  • 著者名/発表者名: S.-W.Son, B.-R. Han, C. Garfinkel, S.-Y. Kim, R. Park, N. L. Abraham, H. Akiyoshi, A. Archibald, N. Butchart, M. Chipperfield, M. Dameris, M. Deushi, S. S. Dhomse, S. Hardiman, P. Jockel, D. Kinnison, M. Michou, O. Morgenstern, F. M. O'Connor, L. D. Oman, D. A. Plummer, A. Pozzer、他５名、Y. Yamashita, G. Zeng
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 巻: 13 号: 5 ページ: 054024-054024
  • DOI: 10.1088/1748-9326/aabf21
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stratospheric injection of brominated very short-lived substances: Aircraft observations in the Western Pacific and representation in global models (2018)
  • 著者名/発表者名: Wales, P. A., R. J. Salawitch, J. M. Nicely, D. C. Anderson, T. P. Canty, S. Baider, B. Dix, T. K. Koenig, R. Volkamer、他38名、Y. Yamashita, G. Zeng
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Atmospheres 巻: 123 号: 10 ページ: 5690-5719
  • DOI: 10.1029/2017jd027978
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tropical circulation and precipitation response to ozone depletion and recovery (2017)
  • 著者名/発表者名: Bronnimann, S., M. Jacques-Coper, E. Rozanov, A. M. Fischer, O. Morgenstern, G. Zeng, H. Akiyoshi, Y. Yamashita
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 巻: 12 号: 6 ページ: 064011-064011
  • DOI: 10.1088/1748-9326/aa7416
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Contribution of different processes to changes in tropical lower-stratospheric water vapor in chemistry-climate models (2017)
  • 著者名/発表者名: Smalley Kevin M.、Dessler Andrew E.、Bekki Slimane、Deushi Makoto、Marchand Marion、Morgenstern Olaf、Plummer David A.、Shibata Kiyotaka、Yamashita Yousuke、Zeng Guang
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 17 号: 13 ページ: 8031-8044
  • DOI: 10.5194/acp-17-8031-2017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resolution Dependency of Numerically Simulated Stratosphere-to-Troposphere Transport Associated with Mid-Latitude Closed Cyclones in Early Spring around Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Yousuke、Takigawa Masayuki、Ishijima Kentaro、Akiyoshi Hideharu、Kodama Chihiro、Yashiro Hisashi、Satoh Masaki
  • 雑誌名: SOLA 巻: 13 号: 0 ページ: 186-191
  • DOI: 10.2151/sola.2017-034
  • NAID: 130006179171
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Review of the global models used within phase 1 of the Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) (2017)
  • 著者名/発表者名: Morgenstern, O, M. I. Hegglin, E. Rozanov, F. M. O’Connor, N. L. Abraham, H. Akiyoshi, A. T. Archibald, S. Bekki, N. Butchart, M. P. Chipperfield et al.
  • 雑誌名: Geosci. Model Dev. 巻: 10 号: 2 ページ: 639-671
  • DOI: 10.5194/gmd-10-639-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] NICAM-Chem: Atmospheric chemical transport model based on the non-hydrostatic icosahedral atmospheric model (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, C.-T. Cheng, K. Suzuki, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, and T. Miyakawa
  • 学会等名: The 1st R-CCS International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Resolution dependency of numerically simulated stratosphere-to-troposphere transport associated with mid-latitude closed cyclones in early spring around Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, K. Ishijima, H. Akiyoshi, C. Kodama, H. Yashiro, and M. Satoh
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Trace elements and ionic components in snow samples collected at mountain areas in Akita, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiguchi, O., Y. Yamashita, M. Inoue, and T. Kobayashi
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The simulations of the forest fire emission and its impact on the long-range transport of aerosols using the K computer (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, T. Miyakawa
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] The forest fire emission and its injection height impacts on the aerosol transport in September 2016 simulated with the NICAM-SPRINTARS (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, and T. Miyakawa
  • 学会等名: 15th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 南半球の冬季から初夏におけるQBOの極渦への影響の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 直江寛明, 井上誠, 高橋正明
  • 学会等名: 2018年度大槌シンポジウム
• [学会発表] The simulations of the long-range transport of aerosols emitted from the Siberian forest fire in September 2016 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, and T. Miyakawa
  • 学会等名: 2018 joint 14th iCACGP Quadrennial Symposium and 15th IGAC Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Two possible pathways of the Southern Hemisphere polar vortex response to the QBO from winter to early summer (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., H. Naoe, M. Inoue, and M. Takahashi
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 2016年９月にシベリア域で発生した森林火災に伴うエアロゾル輸送のNICAM-SPRINTARSとR/V「みらい」の観測結果を用いた解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 滝川雅之, 五藤大輔, 八代尚, 佐藤正樹, 金谷有剛, 竹谷文一, 宮川拓真
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] 冬季から初夏における南半球大気のQBOに対する応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 直江寛明, 井上誠, 高橋正明
  • 学会等名: 研究集会「季節予測システムの進展と異常気象の要因分析」
• [学会発表] The transport pathway of black carbon emitted from the Siberian forest fire in September 2016 with the NICAM-SPRINTARS and R/V Mirai (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, and T. Miyakawa
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The multi-resolution estimation of stratosphere-troposphere exchange simulated with the K computer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Yamashita
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2017-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] The multi-model and multi-resolution estimation of stratosphere-troposphere exchange (2017)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Yamashita
  • 学会等名: EGU General Assembly 2017
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2017-04-26
  • 国際学会
• [学会発表] The multi-model and multi-resolution estimation of stratosphere-troposphere exchange (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, K. Ishijima, H. Akiyoshi, H. Yashiro, and M. Satoh
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The multi-resolution estimation of stratosphere-troposphere exchange simulated with the K computer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, K. Ishijima, H. Akiyoshi, C. kodama, H. Yashiro, and M. Satoh
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The CCSR/NIES-MIROC3.2 CCM simulations of the low ozone anomaly in Arctic spring in the QBO-westerly and solar-minimum years (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., H. Akiyoshi, and M. Takahashi
  • 学会等名: The fifth Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) Science Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] ３次元化学気候モデルへのヨウ素触媒サイクルの導入状況の報告 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 秋吉英治
  • 学会等名: 第23回大気化学討論会
• [学会発表] NICAM-CHEMの進捗状況について (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 超高解像度大気モデル開発ワークショップ
• [学会発表] 日本周辺域の春先における発達した低気圧イベントに伴う成層圏から対流圏への物質輸送の解像度依存性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 滝川雅之, 石島健太郎, 秋吉英治, 小玉知央, 八代尚, 佐藤正樹
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度秋季大会
• [学会発表] Resolution dependency of stratosphere-to-troposphere transport estimated by the global multi-resolution simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, K. Ishijima, H. Akiyoshi, C. Kodama, H. Yashiro, and M. Satoh
  • 学会等名: American Geophysical Union 2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 人工的なトレーサーを用いた対流圏界面付近の物質交換量推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 日本気象学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Boxモデルを用いた下部成層圏ヨウ素触媒サイクルの検討、及び３次元化学気候モデルへの導入状況の報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 第22回大気化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学工学部フロンティア応用科学研究棟（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-10-12
• [学会発表] Influences of QBO and solar cycle on the Arctic ozone (2016)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Yamashita
  • 学会等名: Quadrennial Ozone Symposium (QOS) 2016
  • 発表場所: Edinburgh, U.K.
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] QBOと太陽活動が北極域オゾンに及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-23