ENSO気候変動は超高層大気をどう揺らすのか：成層圏オゾンが果たす役割の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01270
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: Liu Huixin 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70589639)
• 研究分担者: 山本 衛 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (20210560) ; 江口 菜穂 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (50378907) ; 陣 英克 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 主任研究員 (60466240) ; 廣岡 俊彦 九州大学, 理学研究院, 教授 (90253393)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 大気圏・電離圏結合 / エルニーニョ / 気候変動 / 潮汐 / オゾン

研究実績の概要

エルニーニョ・南方振動(ENSO)が数百km上空の超高層大気領域（熱圏・電離圏）まで影響を及ぼす。本研究では、この数百km間の上下結合において、成層圏オゾンが駆動する放射・力学過程を、観測データの総合解析と高精度数値モデルを駆使して解明する。今年度は大きな進展があった。具体的に、エルニーニョによる対流圏オゾンの変調が潮汐に与える影響を評価するため、地上から上空までの大気電離層モデルを用いて2つのシミュレーションを行った：ゾーン対称のオゾン密度とエルニーニョパターンの縦断的なオゾン変動。その結果、高度約20kmから約100kmの範囲において、オゾンの変動がDW2潮汐の第1対称モード（D0とDW1）を平均で約+5%（約1%と約4%）強める（減衰させる）ことがわかった。これらの応答はおそらく対流圏オゾンの変調によるものであろう。オゾン変調も第一モードも赤道上にピークを持つので、これらの応答は妥当である。また、第一モードの鉛直波長はオゾン変調の鉛直厚さの約2倍である。この結果から、エルニーニョによるオゾン変調は、オゾン変調の空間構造のために、日周潮汐に数％の影響を与えていることが示唆される。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of New Hampshire/National Center for Atmosphere Research/Los Alamos National Laboratory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of New Hampshire/National Center for Atmosphere Research/Los Alamos National Laboratory
• [国際共同研究] RMIT University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: RMIT University
• [国際共同研究] University of Rostok/German Aerospace Center (DLR)(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Rostok/German Aerospace Center (DLR)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Science/Chinese University of Geology(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Chinese Academy of Science/Chinese University of Geology
• [雑誌論文] Evaluation of the Empirical Scaling Factor of Joule Heating Rates in TIE‐GCM With EISCAT Measurements (2024)
  • 著者名/発表者名: Gunzkofer Florian、Liu Huixin、Stober Gunter、Pokhotelov Dimitry、Borries Claudia
  • 雑誌名: Earth and Space Science 巻: 11 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2023EA003447
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influence of Mesospheric Gravity Wave Drag on the Formation of Winter Helium Bulge in the Thermosphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Ren Dexin、Lei Jiuhou、Liu Han‐Li、Wang Wenbin、Yue Jia、Liu Huixin
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 128 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2022JA031022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of Tropospheric Ozone Modulation Due To El Nino on Tides in the MLT (2023)
  • 著者名/発表者名: Kogure Masaru、Liu Huixin、Jin Hidekatsu
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2023GL102790
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical Simulations of Metallic Ion Density Perturbations in Sporadic E Layers Caused by Gravity Waves (2023)
  • 著者名/発表者名: Qiu Lihui、Yamazaki Yosuke、Yu Tao、Becker Erich、Miyoshi Yasunobu、Qi Yifan、Siddiqui Tarique A.、Stolle Claudia、Feng Wuhu、Plane John M. C.、Liang Yu、Liu Huixin
  • 雑誌名: Earth and Space Science 巻: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2023EA003030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intriguing aspects of polar-to-tropical mesospheric teleconnections during the 2018 SSW: a meteor radar network study (2023)
  • 著者名/発表者名: Eswaraiah, S., K Seo, K. Kumar , A. V. Koval, M. Ratnam, C. Mengist, G. Chalapathi, Huixin Liu, Y. Kwak, E. Merzlyakov, C. Jacobi , Y. Kim, S. Rao and N. J. Mitchell
  • 雑誌名: Atmosphere 巻: 8 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3390/atmos14081302
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long‐Term Support Is Needed for Crucial Ground‐Based Sensor Networks (2023)
  • 著者名/発表者名: Gannon J. L.、Morley S.、Lugaz N.、Liu H.、Carter B.、Zou S.
  • 雑誌名: Space Weather 巻: 21 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2023SW003529
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solved and unsolved riddles about low-latitude daytime valley region plasma waves and 150-km echoes (2023)
  • 著者名/発表者名: Chau J. L.、Longley W. J.、Reyes P. M.、Pedatella N. M.、Otsuka Y.、Stolle C.、Liu H.、England S. L.、Vierinen J. P.、Milla M. A.、Hysell D. L.、Oppenheim M. M.、Patra A.、Lehmacher G.、Kudeki E.
  • 雑誌名: Frontiers in Astronomy and Space Sciences 巻: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3389/fspas.2023.1091319
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Day-to-day variability of the equatorial ionosphere in Asian sector during August-October 2019 (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Huixin、Otsuka Yuichi、Hozumi Kornyanat、Yu Tao
  • 雑誌名: Frontiers in Astronomy and Space Sciences 巻: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3389/fspas.2023.1198739
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New Space Companies Meet a “Normal” Solar Maximum (2023)
  • 著者名/発表者名: Lugaz Noe、Liu Huixin、Carter Brett A.、Gannon Jennifer、Zou Shasha、Morley Steven K.
  • 雑誌名: Space Weather 巻: 21 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2023SW003702
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Low Altitude Tailing Es (LATTE): Analysis of Sporadic‐E Layer Height at Different Latitudes of Middle and Low Region (2023)
  • 著者名/発表者名: Tang Qiong、Zhou Chen、Liu Huixin、Liu Yi、Zhao Jiaqi、Yu Zhibin、Hu Lianhuan、Zhao Zhengyu、Feng Xueshang
  • 雑誌名: Space Weather 巻: 21 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1029/2022SW003323
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Special issue “DynamicEarth: Earth’s interior, surface, ocean, atmosphere, and near space interactions” (2023)
  • 著者名/発表者名: Stolle C.、Baerenzung J.、Kronberg E. A.、Kusche J.、Liu H.、Shimizu H.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 75 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/s40623-023-01893-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term studies of the summer wind in the mesosphere and lower thermosphere at middle and high latitudes over Europe (2023)
  • 著者名/発表者名: Jaen Juliana、Renkwitz Toralf、Liu Huixin、Jacobi Christoph、Wing Robin、Kucha Alex、Tsutsumi Masaki、Gulbrandsen Nj?l、Chau Jorge L.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 23 ページ: 14871～14887
  • DOI: 10.5194/acp-23-14871-2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ionosphere-thermosphere interaction (2022)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu, S. England
  • 雑誌名: Cross-scale coupling and energy transfer in the magnetosphere-ionosphere-thermosphere system 巻: 1 ページ: 441～546
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-821366-7.00003-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] long-term variations in the ionospheric Es layer and F layer (2023)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 学会等名: Symposium of the Center for Geomagnetic Storms
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] long-term trend in the ionosphere over Japan and Antarctica (2023)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 学会等名: URSI
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atmosphere-Ionosphere coupling and its role in space weather (2023)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 学会等名: SCOSTEP
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DW1 tidal enhancements in the equatorial MLT during 2015 El Nino: the relative role of tidal heating and propagation (2023)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 学会等名: CEDAR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Response of thermosphere and ionosphere to increasing CO2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 学会等名: NASA