熱帯対流圏界層内大気科学過程に関する力学的・化学的描像の統合

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220101
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 長谷部 文雄 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (00261735)
• 研究分担者: 青木 周司 東北大学, 理学研究科, 教授 (00183129) ; 西 憲敬 福岡大学, 理学部, 教授 (00222183) ; 藤原 正智 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (00360941) ; 宮崎 和幸 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 招聘主任研究員 (30435838) ; 塩谷 雅人 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50192604) ; 林 政彦 福岡大学, 理学部, 教授 (50228590) ; 柴田 隆 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (70167443) ; 荻野 慎也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 大気海洋相互作用研究分野, 主任研究員 (80324937)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 物質循環 / 成層圏大気大循環 / 熱帯対流圏界層 / 脱水過程 / クライオサンプリング / 大気の年齢 / 重力分離 / アイソトポキュール

研究実績の概要

本研究は、大気力学と大気化学の分野の専門家が連携し、熱帯域における直接観測とそれによる取得データの詳細な解析、数値シミュレーションを通じて成層圏変動を統合的に理解することを目的に実施された。初年度に成功させることができた熱帯西部太平洋域における成層圏大気採取実験を核とした統合観測(CUBE/Biak)の成果は、概要論文をはじめとする数編の論文として発表することができた。複数の独立な指標による赤道成層圏大気の履歴の整合的理解という当初からの目標に対し、第3の指標である成層圏大気の「重力分離」について、3次元シミュレーションに世界で初めて成功し、論文発表にこぎつけることができた。得られた結果は必ずしも観測データを完全に説明するものではないが、当初の目標を超える成果であり次に進むための大きな一歩である。他の2つの指標、すなわち、「大気の年齢」と「水蒸気テープレコーダ」との整合的理解についても、後方流跡線を用いた評価が良い結果を示し、中緯度成層圏の大気年齢については中緯度下部成層圏大気の熱帯域への混合割合の変動に興味深い結果を得るとともに、熱帯域の特徴については博士課程の学生を第一著者とする論文として投稿準備中である。
SOWER課題として熱帯対流圏界層・成層圏を対象に繰り返し実施してきたオゾン・水蒸気などの現場観測データからも新しい成果を得ることができ、その経験は、本課題終了後も夏季アジアモンスーン循環に伴う大気物質流出過程の観測へと継承・発展させられようとしている。また、粒子・微物理観測については、米国航空機観測で見出された高氷晶数密度の薄い巻雲を対象に、2粒径エアロゾル条件に拡張した氷晶生成過程の議論が学生の博士論文としてまとまり、学術誌への投稿を準備中である。
総論として、学生の育成を進めながら一部で当初の目標を超える成果が得られたことは大きな成功であったと考えている。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] 気象水文局(ベトナム)
  • 国名: ベトナム
  • 外国機関名: 気象水文局
• [雑誌論文] Three-dimensional simulation of stratospheric gravitational separation using the NIES global atmospheric tracer transport model (2019)
  • 著者名/発表者名: Belikov, D., S. Sugawara, S. Ishidoya, F. Hasebe, S. Maksyutov, S. Aoki, S. Morimoto, and T. Nakazawa
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 19 ページ: 5349-5361
  • DOI: 10.5194/acp-19-5349-2019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term variation in the mixing fraction of tropospheric and stratospheric air masses in the upper tropical tropopause layer (2018)
  • 著者名/発表者名: Inai, Yoichi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 ページ: 4890-4909
  • DOI: 10.1029/2018JD028300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordinated Upper-troposphere-to-stratosphere Balloon Experiment in Biak (CUBE/Biak) (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasebe, F., S. Aoki, S. Morimoto, Y. Inai, T. Nakazawa, S. Sugawara, C. Ikeda, H. Honda, H. Yamazaki, Halimurrahman, N. Komala, F. Putri, A. Budiyono, M. Soedjarwo, S. Ishidoya, S. Toyoda, T. Shibata, M. Hayashi, N. Eguchi, N. Nishi, M. Fujiwara, S. Ogino, M. Shiotani, and T. Sugidachi
  • 雑誌名: Bulletin of the American Meteorological Society 巻: 99 ページ: 1213-1230
  • DOI: 10.1175/BAMS-D-16-0289.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Age of air as a diagnostic for transport timescales in global models (2018)
  • 著者名/発表者名: Krol, M., M. de Bruine, L. Killaars, H. Ouwersloot, A. Pozzer, Y. Yin, F. Chevallier, P. Bousquet, P. Patra, D. Belikov, S. Maksyutov, S. Dhomse, W. Feng, and M. P. Chipperfield
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 11 ページ: 3109-3130
  • DOI: 10.5194/gmd-11-3109-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 極域オゾンと中高緯度渦熱フラックスの線形関係に関する考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小寺 沙也加, 長谷部 文雄
  • 学会等名: 日本気象学会 2018年度春季大会
• [学会発表] Modeling of gravitational separation using global atmospheric tracer transport model (2018)
  • 著者名/発表者名: Belikov, Dmitry, Satoshi Sugawara, Shigeyuki Ishidoya, Fumio Hasebe, Shamil Maksyutov, Shuji Aoki, Shinji Morimoto, and Takakiyo Nakazawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Stratospheric age of air in NIES-TM and AGCM (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, T. Hanh, D. Belikov, K. Ishijima, and F. Hasebe
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of Cloud Particles and Sea Salt Aerosols at Tarawa (1.35N, 172.92E), Kiribati using Balloon-Borne Cloud Particle Sensor (CPS) under the SOWER Campaigns (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., T. Ono, S. Iwasaki, Y. Inai, S. Mimura, M. Hayashi, T. Sugidachi, S. Khaykin, A. Lykov, V. Yushkov, M. Shiotani, and F. Hasebe
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] CUBE/Biak: Observations of Dynamics and Chemistry Affecting the Air on its Ascent in the Tropical Lower Stratosphere (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasebe, F., S. Aoki, S. Morimoto, I. Inai, T. Nakazawa, S. Sugawara, C. Ikeda, H. Honda, H. Yamazaki, Halimrrahman, N. Komala, F. A. Putri, A. Budiyono, M. Soedjarwo, S. Ishidoya, S. Toyoda, T. Shibata, M. Hayashi, N. Eguchi, N. Nishi, M. Fujiwara, S.-Y. Ogino, M. Shiotani, T. Sugidachi, D. A. Belikov et al.
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Seasonal characteristics of chemical and dynamical transports into the extratropical upper troposphere/lower stratosphere (2018)
  • 著者名/発表者名: Inai, Y., R. Fujita, T. Machida, H. Matsueda, Y. Sawa, K. Tsuboi, K. Katsumata, S. Morimoto, S. Aoki, and T. Nakazawa
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of the Global Weather Research and Forecasting (WRF) Model, Focusing on Summer Mid- and High-Latitude Upper Troposphere and Lower Stratosphere Temperature Profile (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, Vinh Xuan-Tien, F. Hasebe, K. Miyazaki, and M. Takigawa
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Long-Term Variation in the Mixing Fraction of Tropospheric and Stratospheric Air Masses in the Upper Tropical Tropopause Layer (2018)
  • 著者名/発表者名: Inai, Y.
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Cirrus Cloud-Top Height Estimation using Geostationary Satellite Split-Window Measurements Trained with CALIPSO and CloudSat data (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishi, N., A. Hamada, and H. Hirose
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 1, 11月にTarawa上空で観測された熱帯対流圏界層巻雲の特性と起源 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林 政彦, 江口 奈緒美, 本田 千乃, 白石 浩一
  • 学会等名: 日本気象学会 2018年度秋季大会
• [学会発表] 熱帯成層圏大気の重力分離とその数値シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原 敏, 石戸谷 重之, 青木 周司, 森本 真司, 中澤 高清, 稲飯 洋一, 本田 秀之, 豊田 栄, 長谷部 文雄, 池田 忠作, 後藤 大輔
  • 学会等名: 日本気象学会 2018年度秋季大会
• [学会発表] マルチクロックトレーサーによる大気年代の推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原 敏, 青木 周司, 森本 真司, 稲飯 洋一, 本田 秀之, 豊田 栄, 石戸谷 重之, 後藤 大輔, 梅澤 拓, 長谷部 文雄, 石島 健太郎
  • 学会等名: 大気球シンポジウム
• [学会発表] Three-dimensional simulation of stratospheric gravitational separation using the NIES global atmospheric tracer transport model (2018)
  • 著者名/発表者名: Belikov, Dmitry, Satoshi Sugawara, Shigeyuki Ishidoya, Fumio Hasebe, Shamil Maksyutov, Shuji Aoki, Shinji Morimoto, and Takakiyo Nakazawa
  • 学会等名: 2018 AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [備考] 熱帯対流圏界層内大気科学過程に関する力学的・化学的描像の統合
  • URL: http://sower.ees.hokudai.ac.jp/kakenhi2014/
• [学会・シンポジウム開催] 2nd Joint Meeting of Cryogenic Air Sampling and SOWER Group in 2018 (2019)