大気微量成分観測と4次元同化場解析による熱帯対流圏界層内脱水過程の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21244072
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 長谷部 文雄 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究院, 教授 (00261735)
• 研究分担者: 藤原 正智 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究院, 准教授 (00360941) ; 塩谷 雅人 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50192604) ; 西 憲敬 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00222183) ; 荻野 慎也 海洋研究開発機構, 地球環境観測研究センター, 主任研究員 (80324937) ; 柴田 隆 名古屋大学, 大学院・環境学研究科, 教授 (70167443)
• キーワード: 気象学 / 地球環境 / 水蒸気 / 脱水過程 / データ同化 / 大気大循環 / 成層圏 / 対流圏界層

研究概要

熱帯対流圏界層(TTL)内脱水過程を解明し、熱帯成層圏水蒸気量の長期トレンドを高精度ゾンデ観測により検出し、TTL水蒸気量と水平移流に伴う大気の温度履歴との対応を、同一大気塊の複数回観測(match観測)により明らかにすることがこの課題の目的である。そのための手法として、ゾンデデータを全球化学輸送モデル(CTM)と結合された大気大循環モデル(GCM)に同化し、サブグリッドスケール輸送過程の評価や高時空間分解能計算による気象場記述の高精度化を図る。本年度は、当初配分額の3割減に対応して観測機材の購入を一部断念したため。観測計画の縮小が必要になった。最終的には当初予定していた3点て観測を行ったが、飛揚することのできたゾンデ数は計画を大幅に下回った。なお、追加配当額は、最終年度の観測に備えて冷凍庫の購入等に充てた。また、本年度は10月に米国で開催されたWCRP Open Sclence Conferenceにグループ全体で参加し、 poster clusterを構成して成果発表を行った。これらの研究成果は最終年度内に査読付き論文として結実させる予定である。脱水過程への4次元同化の利用については、地球シミュレータによるデータ同化研究を行っているグループの協力を得て、実際の計算に着手し解析を始める予定であったが、人手不足により進行が遅れている。次年度中には移流中の大気塊の脱水量評価にアンサンブル計算を適用し、スプレッドの情報を活用する手法の開発に取り組み、一定の成果を得たいと考えている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

大学院生に与えた研究テーマとして実施してきたデータ同化の利用は、当該学生の修士修了後、その研究を引き継ぐ学生がおらず解析作業が滞りぎみであるが、現場観測については、規模の縮小はあったものの、おおむね順調に推移している。

今後の研究の推進方策

米国主導で実施される航空機観測計画ATTREX開始に向けた日米セミナーを10月にハワイで共催する。データ同化の利用に取り組む学生は見つかりそうもないが、TTL研究の専門家の集まる場は若い研究者の成果発表の場として重要であり、そこでの成果発表を目標にグループ全体で鋭意研究を進め、最終年度として成果の取りまとめにつなげたい。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal and interannual variability in the temperature structure around the tropical tropopause and its relationship with convective activities (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishimoto, E., and M. Shiotani
  • 雑誌名: J. Geophys.Res. 巻: 117 ページ: D11209
  • DOI: doi:10.1029/2011JD016936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global NOx emission estimates derived from an assimilation of OMI tropospheric NO2 columns (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., Eskes,H.J., Sudo, K.
  • 雑誌名: Atmos.Chem.Phys. 巻: 12 ページ: 2263-2288
  • DOI: doi:10.5194/acp-12-2263-2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cliiatological aspects of seasonal variation of aerosol vertical distribution over central Indo-Gangetic belt (IGB) inferred by the space-borne lidar CALIOP (2012)
  • 著者名/発表者名: Mishra, Amit Kumar, Takashi Shibata
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 46 ページ: 365-375
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2011.09.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessing the impact of satellite, aircraft, and suriace observations on CO2 flux estimation using an ensemble-based 4D data assimilation system (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki,K., T.MaKi, P.K.Patra, T.Nakazawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116 ページ: D16306
  • DOI: doi:10.1029/2010JD015366
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of tropical cloud systems using a new cloud-top height data by geostationary satellite splitwindow measurements trained Kith CloudSat data (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishi N., A.Hamada, M.Unigawa, S.Shige
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting
  • 発表場所: Moscone Convention Center (San Francisoco, USA)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Cirrus observations in the tropical tropopause layer over the western Pacific (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara,Masatomo, Suginori Iwasaki, Atsushi Shimzu, Yoichi Inai, Masato Shiotani, Fumio Hasebe, Ichiro Matsui, Nobuo Sugimoto, Hajime Okamoto, Noriyuki Nishi, Atsushi Hamada, Takatoshi Sakazaki, Kunio Yoneyama
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SPARC Water Vapor Assessment : Seasonal to decadal variations of water vapor in the tropical lower stratosphere observed with balloon-borne cryogenic frostpoint hygrometers (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, Masatomo, Holger Voemel, Fumio Hasebe, Masato Shiotani, Shin-ya Ogino, Suginori Iwasaki, Noriyuki Nishi, Takashi Shibata, Kensaku Shimizu, Eriko Nishiioto, Jessica Valverde-Canossa, Henry Selkirk, Samuel Oltmans
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SHADOZ Ozone Variability : Interannual variations of ozone in the tropical troposphere and tropopause region from the SHADOZ and other ozonesonde data sets (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, Masatomo. Hiroshi Morioka, Masato Shiotani, Anne Thompson, Jacquelyn Witte, Samuel Oltmans
  • 学会等名: World Cliioate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Application ol Data Assimilation to the study of TTL Dehydration (2011)
  • 著者名/発表者名: Hasebe,Fumio, Yusuke Domon, Kazuyuki Miyazaki, Yoichi Inai
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] GCOS Reference Upper Air Network : Reference data products derived from Vaisala RS92 radiosoundings (2011)
  • 著者名/発表者名: Immler, Franz, Holger Vemel, Michael Sommer, Masatomo Fujiwara, Larry Miloshevich
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Dehydration in the TTL estimated from the water vapor match (2011)
  • 著者名/発表者名: Inai, Yoichi,Fumio Hasebe, Masatomo Fujiwara, Masato Shiotani, Noriyuki Nishi, Shin-Ya Ogino, Holger Voemel, Takashi Shibata, Suginori Iwasaki
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER : Mixture of stratospheric and overshooting air Measured by use of space-borne sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, Suginori, Takashi Shibata, Hiroshi Ishimoto, Hisayuki Kubota, Hajime Okamoto
  • 学会等名: World Climate Research Programme open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] An intercomparison study of isotopic ozone profiles from the ACE-FTS and JEM-SMILES instruments (2011)
  • 著者名/発表者名: Jones, Ashley, Kaley A Walker, Makato Suzuki, Yasko Kasai, Masato Shiotani, Chris D Boone, Peter F Bernath, Gloria L Manney, Xing S Zhai
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, CSA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Watukosek ozone variation after more than ten years observation as SHADOZ project (2011)
  • 著者名/発表者名: Komala, Ninong, Masatomo Fujiwara, Masato Shiotani
  • 学会等名: World Clinate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Intraseasonal to interannual variations of ozone over the Northern subtropical region revealed by ozonesonde observations in Hanoi, Vietnam (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogino, Shin-Ya, Masatomo Fujiwara,Masato Shiotani, Fumio Hasebe, Jun Matsumoto, Hoang T Ha, Nguyen T Tan Thanh
  • 学会等名: World Climate Research Programme open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver. USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : LIDAR observed TTL cirrus clouds and aerosols at Biak,Indonesia in January 2011 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shibata, Takashi, Masahiko Hayashi, Kei-ichirou Hara, Ayumi Naganuma, Naoko Hara, Suginori Iwasaki, et al
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Precise observations of the atmospheric temperature profile by fast-response high-resolution tungsten sondes (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Kensaku, Fumio Hasebe
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Ozone variations associated with Kelvin waves in the Tropical Tropopause Layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiotani, Masato, Kazunari Koishi, Junko Suzuki
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Variability of temperature structure around the tropical tropopause (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiotani, Masato, Eriko Nishimoto
  • 学会等名: World Clinate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SOWER (Soundings of Ozone and Water in the Equatorial Region) : Cloud-top height variability associated with equatorial Kelvin Wave in the tropical tropopause layer during the Mirai Indian Ocean cruise for the Study of MJO-convection Onset (MISMO) campaign (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Junko, Masatomo Fujiwara, Atsushi Hamada,Fumio Hasebe, Jun Yamaguchi, Yoichi Inai, Ryuichi Shirooka, Toshiaki Takano
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conference
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] SHADOZ (Southern Hemisphere Additional Ozonesondes) : A Tropospheric and Lower stratospheric Profile Climatology and Comparisons to OMI Total Ozone (2011)
  • 著者名/発表者名: Thompson, Anne M., Sonya K Miller, Jacquelyn C Witte,Samuel J Oltmans, Francis J Schmidlin, Masatomo Fujiwara, Francoise Posny, Masato Shiotani, Haruo Tsuruta, Ninong Komala, Neusa M Paes-Leie, Maznorizan Mohamed, Shin-Ya Ogino, Rinus Scheel, Rene Stuebi, Gert J Coetzee
  • 学会等名: World Climate Research Programme Open Science Conlerence
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel (Denver, USA)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Cloud-top height dataset by geostationary satellite split windovj neasurenents trained with CloudSat data (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishi N., A.Hamada, M.Ohigawa, S.Shige
  • 学会等名: Fifth Korea-Japan-China Joint Conference on Meteorology
  • 発表場所: Busan Exbibition and Convention Center (Busan, Korea)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Global NOx emission estimates from UMI NO2 data and ensemble Kalman filer data assimilation (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., H.Eskes
  • 学会等名: AIR QUALITY AND CLIMATE CHANGE : Interactions and Feedback
  • 発表場所: University of Urbino (Urbino, Italy)
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Enhanced aerosols appeared at the tropical tropopause over Biak Indonesia in January 2011 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shibata, Takashi
  • 学会等名: The 7th Asian Aerosol Conference
  • 発表場所: Xi' an Jiaotong University (Xi'an, China)
  • 年月日: 2011-08-17
• [学会発表] Recent developients in cheiical data assimilation for atmospheric gases and aerosols in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., T.Sekiyama, T.Nakaiura, M.Deushi, T.Maki, C.Kobayashi, H.Akiyoshi, K.Shibata, Y.Yokoo, M.Sawada, T.Nakazawa, S.Aoki, T.Iwasaki
  • 学会等名: The 8th stratospheric Processes and their Role in Climate (SPARC) Data Assimilation workshop
  • 発表場所: Belgian Federal Science Policy Office (Brussels, Belgium)
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] Global NOx emission estimates from UMI NO2 data and ensemDie Kalman Inter data assimilation (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., H.Eskes
  • 学会等名: MACC Conference on Monitoring and Forecasting Atmospheric Composition
  • 発表場所: Antropia (Utrecht, The Netherlands)
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Four-dimensional data assimilation of GOSAT data using an ensemDie Kaiman filter (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., T.Maki, T.Iwasaki
  • 学会等名: The 3rd GOSAT RA PI Meeting
  • 発表場所: University of Edinburgh (Edinburgh, Scotland)
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Global NOx emission estimates using UMI NO2 data ana ensemDie-Dasea data assimilation (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K., H.Eskes
  • 学会等名: The EGU General Assembly 2011
  • 発表場所: Austria Center Vienna (Vienna, Austria)
  • 年月日: 2011-04-06