亜酸化窒素濃度分布を介した北極域オゾン層の長期変動に関する研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19340138
• 研究機関: 独立行政法人国立環境研究所
• 研究代表者: 秋吉 英治 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域, 主任研究員 (10270589)
• 研究分担者: 杉田 考史 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域, 主任研究員 (90312230)
• キーワード: N2O / オゾン / 成層圏 / 気候変動 / 化学気候モデル / 長期変動 / 化学 / 輸送

研究概要

昨年度実行した、化学気候モデルの約120年間(1980年〜2100年)の計算結果について、亜酸化窒素(N2O)濃度とオゾン濃度の分布・変動の長期変動に関する解析を行った。成層圏下部では、N2Oは大気の輸送のトレーサーとして、オゾンは輸送と化学過程の両方の影響をうけるので、その違いから輸送によるオゾンの年々変動と化学的なオゾン破壊によるオゾン濃度の変動とを分離することが本研究の目的である。
まず、1980年〜2100年までの全期間についての極渦崩壊時期を計算し、この121年間の北極渦崩壊時期のヒストグラムを作った。そのヒストグラムをもとに、全期間の年を極渦崩壊の早い年、平均的な年、遅い年への分類を行った。
次に、45N以北の中高緯度における下部成層圏N2O濃度をProbability Distribution Function(PDF)解析し、Akiyoshi and Zhou(2007,J.Geophys.Res.)の1979-2002年の過去24年間の期間についてのPDF解析に見られたような、極渦の早い年と遅い年との間のN2O濃度分布に明確な違いがあるかどうかを調べた。その結果、1980年〜2100年に対しても同様な違いがみられることがわかった。すなわち、北極渦崩壊時期の早い年は、初冬から早春にかけての北極渦崩壊時期の前後を含む期間で、北半球中高緯度全体としてみると下部成層圏のN2O濃度が大きく減少していた。これは、北半球のプラネタリー波の活動が活発で、それに伴って、中高緯度で下降流が強まったためである。一方、北極渦崩壊時期の遅い年には、プラネタリー波の活動が低く、それに伴う下降流も弱いので、このようなN2O濃度の急激な減少は見られなかった。
さらに、より詳しく緯度毎の違いを見るため、45-90Nの解析領域を3つの等価緯度帯に分割して解析を行った。極渦内部、境界領域、その外側の3つの領域に分け、下部成層圏のいくつかの温位面上で、N2O濃度とオゾン濃度との相関関係を調べた。その結果、北極渦の外側で、オゾン濃度とN2O濃度の間に明確な負の相関があり、この領域の空気が鉛直移流(下降流)の影響を強く受けていることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] A CCM simulation of the breakup of the Antarctic polar vortex in the years 1980-2004 under the CCMVal scenarios (2009)
  • 著者名/発表者名: Akiyoshi, H., L. B. Zhou, Y. Yamashita, K. Sakamoto. M. Yoshiki, T. Nagashima, M. Takahashi, J. Kurokawa, M. Takigawa, T. Imamura
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 114 ページ: D03103(1-28)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The impact of stratospheric ozone recovery on thropopause height trends (2009)
  • 著者名/発表者名: Son, S.-W., L. M. Polvani, D. W. Waugh, T. Birner, H. Akiyoshi, R. R. Garcia, A. Gettelman, D. A. Plummer, E. Rozanov
  • 雑誌名: J. Climate 22 ページ: 429-445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clear sky UV simulations in the 21st century based on ozone and temperature projections from Chemistry-Climate Models (2009)
  • 著者名/発表者名: Tourpali, K., A. F. Bais, A. Kazantzidis, C. S. Zerefos, H. Akiyoshi, J. Austin, C. Bruhl, N. Butchart, M. P. Chipperfield, M. Dameris, M. Deushi, V. Eyring, M. A. Giorgetta, D. E. Kinnison, E. Mancini, D. R. Marsh, T. Nagashima, G. Pitari, D. A. Plummer,
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 9 ページ: 1165-1172
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Tropical Tropopause Layer 1960-2100 (2009)
  • 著者名/発表者名: Gettelman, A., T. Birner, V. Eyring, H. Akiyoshi, S. Bekki, C. Bruhl, M. Dameris, D. E. Kinnison, F. Lefevre, F. Lott, E. Mancini, G. Pitari, D. A. Plummer, E. Rozanov, K. Shibata, A. Stenke, H. Struthers, W. Tian
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 9 ページ: 1621-1637
  • 査読あり
• [雑誌論文] The impact of stratospheric ozone recovery on the southern hemisphere westerly jet (2008)
  • 著者名/発表者名: Son, S.-W., L. M. Polvani, D. W. Waugh, H. Akiyoshi, R. Garcia, D. Kinnison, S. Pawson, E. Rozanov, T. G. Shepherd, K. Shibata
  • 雑誌名: Science 320 ページ: 1486-1489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled chemistry climate model simulations of the solar cycle in ozone and temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Austin, J., K. Taurpali, E. Rozanov, H. Akiyoshi, S. Bekki, G. Bodeker, C. Bruhl, N. Butchart, M. Chipperfield, M. Deushi, V. I. Fomichev, M. A. Giorgetta, L. Gray, K. Kodera, F. Lott, E. Manzini, D. Marsh. K. Matthes, T. Nagashima, K. Shibata, R. S. Stol
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 113 ページ: D11306(1-20)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Line shape of the far-wing beyond the band head of the CO2 ν3 band (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., M. Fukabori, T. Sugita, T. Yokota, R. Kumazawa, T. Watanabe, H. Nakajima
  • 雑誌名: J. Mol. Spectrosc. 252 ページ: 185-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of water vapor profiles (version 13) retrieved by the IMK/IAA scientific retrieval processor based on full resolution spectra measured by MIPAS on board Envisat (2008)
  • 著者名/発表者名: Milz, M., et al., 33名
  • 雑誌名: Atmos. Meas. Tech. Discuss 2 ページ: 489-559
  • 査読あり
• [学会発表] Temporary denitrification in the Antarctic stratosphere as observed by ILAS-II in the 2003 early winter : Comparison with a microphysical box model (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugita T., S. Hayashida, H. Irie
  • 学会等名: SPARC 4th General Assembly
  • 発表場所: ボローニャ(イタリア)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] A CCM simulation of the change in stratospheric ozone, temperature, zonal-wind, and breakup date of the Antarctic polar vortex in the years 1980-2004 (2008)
  • 著者名/発表者名: Akiyoshi, H., L. B. Zhou, Y. Yamashita, K. Sakamoto, M. Yoshiki, T. Nagashima, M. Takahashi, J. Kurokawa, M. Takigawa, T. Imamura
  • 学会等名: SPARC 4th General Assembly
  • 発表場所: ボローニャ(イタリア)
  • 年月日: 2008-09-01
• [学会発表] 下部成層圏における亜酸化窒素濃度、オゾン全量、極渦崩壊時期の年々変動とその相関関 (2008)
  • 著者名/発表者名: 秋吉英治, L. B. Zhou
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉、幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2008-05-29
• [図書] ココが知りたい地球温暖化(気象ブックス026) (2009)
  • 著者名/発表者名: (独)国立環境研究所地球環境研究センター(分担執筆)
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: 成山堂書店