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

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11219202
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 正明 東京大学, 気象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 独立行政法人国立環境研究所, 主任研究員 (10270589) ; 中島 映至 東京大学, 気象システム研究センター, 教授 (60124608)
• キーワード: 成層圏化学過程 / 極成層圏雲 / 大気大循環モデル / オゾンホール / 臭素系物質 / ナッジング / 高分解能水惑星モデル / 重力波

研究概要

成層圏を含む大気大循環モデルに詳細な化学過程を導入し力学、輸送過程と化学過程の関係性を調べている。成層圏化学過程にとって重要な成層圏エアロゾルを導入した化学モデルを開発し、観測と同様な成層圏エアロゾル層の分布を再現した。その中で熱帯対流圏でのSO2の積雲対流による輸送が非常に重要であることを示した。さらに平穏時における成層圏硫酸エアロゾルのグローバル収支を見積もった。
極成層圏雲(PSC)も含んだ不均一反応過程を導入したモデルを用いて、地球温暖化の影響を考慮したオゾンホール予測実験をおこなった。この実験においては2010年位までオゾンホールが進行し2020年位までそれを維持、2050年には1980年代の状況に戻ることを示した。信頼性を得るためにより多くの実験を行う必要性も指摘した。
臭素系物質及び硫酸/硝酸/水から成る3成分系液滴極成層圏雲を新たに導入した化学モデルを用いて1997年北極渦崩壊後の極渦起源の低濃度N2O空気塊の高緯度域における混合過程をシミュレートした。60OKの等温位面上における極渦起源の低濃度N2O空気塊の拡散から、極渦崩壊後の北半球高緯度成層圏下部の渦拡散係数の値を具体的に示した。
他にも詳細な化学を導入したモデルを用いて準二年振動へのピナツボ噴火の影響や、太陽11年振動が成層圏の循環場に与える影響などの数値実験も行った。
高分解能モデルを用いたグローバルな重力波の様相を解析した。対流圏擾乱によって生成された重力波エネルギーの3次元的伝播特性を調べ、重力波の全球的な分布や重力波の励起源を解析した。極渦起源の重力波に関しては極夜ジェット付近での地衡風からのずれの度合いを、局所ロスビー数を定義することにより定量化し、重力波との発生状況との対応を調べた。

研究成果

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