ヨウ素触媒サイクルを含む化学気候モデルの開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K16186
• 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 化学気候モデル / オゾン / ヨウ素触媒サイクル

研究実績の概要

前年度までに開発したモデルを用いて、現在の観測で知られているオゾン破壊物質や温室効果ガス濃度を入力した実験（現在気候実験）、及び、それに対して将来シナリオの濃度を入力した実験（将来気候実験）を行った。現在気候、将来気候実験でヨウ素化合物の放出を行い、オゾンに対するヨウ素化合物の影響を推定した。ヨウ素化合物の放出量は観測値に幅があるため、これら現在気候、将来気候実験のいずれにおいても、ヨウ素化合物の入力量は観測値の幅を考慮し、海面上のヨウ化メチル（CH3I）濃度で0.2 pptvから2.0 pptvになっているものと仮定した。オゾン破壊物質や温室効果ガス濃度が同じ条件でCH3I濃度を徐々に変えた複数の実験を行なうことで、観測値の幅による不確実性を考慮してヨウ素化合物の影響を推定することが可能である。現在気候実験でCH3Iの入力量を徐々に増加させていくと、無機ヨウ素（Iy）濃度が追随して増加した。成層圏におけるオゾン個数密度の最大値はIy濃度増加に伴い徐々に低下するが、2.0 pptvの入力値付近では必ずしもIy濃度に追従しない。将来シナリオ実験でCH3Iの入力量を変えた場合には、0.2 pptv程度の入力量では現在気候実験との差が不明瞭だが、1 pptv以上の入力がある実験では現在気候実験よりもIy濃度が低下した。またオゾン個数密度の最大値の高度は将来シナリオ実験で高くなったが、CH3Iの入力値依存性は変化しない。オゾン個数密度の最大値の高度の違いは、残差平均子午面循環の鉛直成分の違いと整合的であった。本年度は、化学気候モデルの相互比較に関する共著論文や、年々変動のプロセスに関する主著論文、日本語の解説を発表し、国内学会、国際会議における発表も行なった。

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 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 S. S.、Kinnison D.、Chipperfield M. P.、Salawitch R. J.、Cionni I.、Hegglin M. I.、Abraham N. L.、Akiyoshi H.、Archibald A. T.、Bednarz E. M.、Bekki S.、P. Braesicke、N. Butchart、M. Dameris、M. Deushi、S. Frith、S. C. Hardiman、他28名、Yamashita Y.、Zeng G.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 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 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 ページ: 91～96
  • DOI: 10.2151/sola.2018-016
  • 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: Ayarzaguena B.、Polvani L. M.、Langematz U.、Akiyoshi H.、Bekki S.、Butchart N.、Dameris M.、Deushi M.、Hardiman S. C.、Jockel P.、Klekociuk A.、…、Yamashita Y.、Yoshida K.、Zeng G.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 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 ページ: 111～115
  • DOI: 10.2151/sola.2018-019
  • 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 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: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II 巻: 96 ページ: 587～600
  • DOI: 10.2151/jmsj.2018-057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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