超伝導サブミリ波リム放射サウンダ衛星観測データの精緻化による中層大気科学の推進

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25281006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 塩谷 雅人 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50192604)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 睦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 研究員 (60142098) ; 秋吉 英治 独立行政法人国立環境研究所, その他部局等, 研究員 (80211697) ; 尾関 博之 東邦大学, 理学部, 教授 (70260031) ; 眞子 直弘 千葉大学, 環境リモートセンシング研究セン, 助教 (00644618)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 環境計測 / 衛星観測 / 中層大気 / 大気微量成分 / 物質循環

Research Abstract

超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(Superconducting Submillimeter-Wave Limb Emission Sounder: SMILES)は，2009年9月，国際宇宙ステーションの日本実験モジュール「きぼう」の暴露部に設置され，約半年間ではあったが成層圏～中間圏(中層大気)の超高感度大気観測をおこなった．この研究課題では，SMILESが測定した大気の放射データから大気微量成分分布を導出する際に大きな不確定性を持つ要素(たとえば分光学的なパラメータや放射計算スキーム)の吟味をおこなうことで，より信頼性の高い微量成分データを導出することを目指す．
平成25年度にはまず，SMILESデータと既存の観測データや化学輸送モデル結果との比較・検討をおこなった．作業をおこなうにあたってはこれらデータ間の整合性について注意し，場合によっては既存のデータも批判的に眺めながらSMILESデータと化学輸送モデル結果との詳細な比較をおこない，相違点を明らかにしてその問題点を抽出した(13.研究発表の2件目；以下ではImai et al., 2013(2)のように記載)．特に，SMILESが異なる地方時の大気観測ができるという長所を生かして，微量成分の日変化に注目した相互比較をおこなった．これまで成層圏領域ではオゾンの日変化成分は無視できるとされていたが，SMILESの高感度観測から明瞭な日変化成分を検出したことは特筆される(Sakazaki et al., 2013(1))．SMILESの観測結果は化学輸送モデル結果と整合性もよく，モデル結果を用いた解析から潮汐にともなう鉛直流変動がこのオゾンの日変化を引き起こしていることも明らかになった．いっぽうで熱帯域におけるオゾンゾンデ観測との比較から，オゾンゾンデの持つ応答時間の問題によりオゾンゾンデの測定結果が数％の負バイアスを持ちうることを示唆した(Imai et al., 2013(5))．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画では初年度である平成25年度に，主にSMILESデータと化学輸送モデル結果との比較・検討作業に注力しながら，比較的問題の特定が容易な要素についてSMILESデータ処理システムの改訂作業をおこなうこと，モデル間の比較などもふまえながら不確定要素の抽出作業をはじめることを予定していた．9.研究実績の概要でも述べたようにSMILESデータの検証作業，化学輸送モデル結果との比較作業は順調におこなわれている．データ処理システムの改訂作業は1回にとどまったが全体の進捗を遅らせるものではない．さらに，検証相手となる既存のデータに対してもその測定精度に対して厳しく見直しを迫る結果が得られている．全体として研究計画は順調に進展していると判断できる．

Strategy for Future Research Activity

研究は順調に進んでおり，今後はデータ処理あるいは化学輸送モデルの不確定要素の把握をさらに進めていく．比較・検証作業の中から浮き彫りになった問題となる微量成分を特定して，特に分光パラメータの観点から，既に公表されている論文情報などの中からその不確定要素を抽出する．さらにデータ処理システム全体に関わる問題点，たとえば放射計算に関わる不確定性について吟味し，SMILESデータ処理システムにおける不確定要素の把握とその改訂に取り組む．いっぽう化学輸送モデルの持つ不確定要素の把握とその改訂にむけた作業も引き続きおこなう．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

消耗品類の購入時期を急がなかったため．
適切なタイミングで消耗品の購入にあてる．

Research Products

• [Journal Article] Diurnal ozone variations in the stratosphere revealed in observations from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) on board the International Space Station (ISS). (2013)
  • Author(s): Sakazaki, T., M. Fujiwara, C. Mitsuda, K. Imai, N. Manago, Y. Naito, T. Nakamura, H. Akiyoshi, D. Kinnison, T. Sano, M. Suzuki, and M. Shiotani
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: 2991-3006
  • DOI: 10.1002/jgrd.50322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Validation of ozone data from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES). (2013)
  • Author(s): Imai, K. et al. (N. Manago, H. Akiyoshi, H. Ozeki, M. Suzuki, M. Shiotaniを共著者に含む)
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: 5750-5769
  • DOI: 10.1002/jgrd.50434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Satellite observations of ozone in the upper mesosphere. (2013)
  • Author(s): Smith, A. K., V. L. Harvey, M. G. Mlynczak, B. Funke, M. Garcia-Comas, M. Hervig, M. Kaufmann, E. Kyrola, M. Lopez-Puertas, I. McDade, C. E. Randall, J. M. Russell, P. E. Sheese, M. Shiotani, W. R. Skinner, M. Suzuki, and K. A. Walker
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: 5803-5821
  • DOI: 10.1002/jgrd.50445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SMILES Ice Cloud Products. (2013)
  • Author(s): Millan, L., W. Read, Y. Kasai, A. Lambert, N. Livesey, J. Mendrok, H. Sagawa, T. Sano, M. Shiotani, and D. Wu
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: 6468-6477
  • DOI: 10.1002/jgrd.50322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of ozone profiles between Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder and worldwide ozonesonde measurements. (2013)
  • Author(s): Imai, K., M. Fujiwara, Y. Inai, N. Manago, M. Suzuki, T. Sano, C. Mitsuda, Y. Naito, F. Hasebe, T. Koide, and M. Shiotani
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: 12755-12765
  • DOI: 10.1002/2013JD021094
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diurnal variations of stratospheric ozone measured by ground-based microwave remote sensing at the Mauna Loa NDACC site: measurement validation and GEOSCCM model comparison. (2013)
  • Author(s): Parrish, A., I. S. Boyd, G. E. Nedoluha, P. K. Bhartia, S. M. Frith, N. A. Kramarova, B. J. Connor, G. E. Bodeker, L. Froidevaux, M. Shiotani, and T. Sakazaki
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Discuss Volume: 13 Pages: 31855-31890
  • DOI: 10.5194/acpd-13-31855-2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diurnal variation of stratospheric and lower mesospheric HOCl, ClO and HO2 at the equator: comparison of 1-D model calculations with measurements by satellite instruments. (2013)
  • Author(s): Khosravi, M., P. Baron, J. Urban, L. Froidevaux, A. I. Jonsson, Y. Kasai, K. Kuribayashi, C. Mitsuda, D. P. Murtagh, H. Sagawa, M. L. Santee, T. O. Sato, M. Shiotani, M. Suzuki, T. von Clarmann, K. A. Walker, and S. Wang
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys Volume: 13 Pages: 7587-7606
  • DOI: 10.5194/acp-13-3307-2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HCl and ClO profiles inside the Antarctic vortex as observed by SMILES in November 2009: comparisons with MLS and ACE-FTS instruments. (2013)
  • Author(s): Sugita, T., Y. Kasai, Y. Terao, S. Hayashida, G. L. Manney, W. H. Daffer, H. Sagawa, M. Suzuki, M. Shiotani, K. A. Walker, C. D. Boone, and P. F. Bernath
  • Journal Title: Atmos. Meas. Tech. Volume: 6 Pages: 3099-3113
  • DOI: 10.5194/amt-6-3099-2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receiver performance of the Superconducting Submillimeter-wave Limb Emission Sounder (SMILES) on the International Space Station. (2013)
  • Author(s): Ochiai, S., K. Kikuchi, T. Nishibori, T. Manabe, H. Ozeki, S. Mizobuchi, and Y. Irimajiri
  • Journal Title: IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. Volume: 51 Pages: 3791-3802
  • DOI: 10.1109/TGRS.2012.2227758
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Submillimeter-Wave Spectrum of Aminoacetonitrile and its deuterated Isotopologues, Possible Precursor of the Simplest Amino Acid, Glycine (2013)
  • Author(s): Motoki, Y., Y. Tsunoda, H. Ozeki, and K. Kobayashi
  • Journal Title: Astrophys. J. Supplement series Volume: 209 Pages: 23(6pages)
  • DOI: 10.1088/0067-0049/209/2/23
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Middle atmospheric sciences using data from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) (2014)
  • Author(s): Shiotani, M. and SMILES mission team
  • Organizer: SPARC 5th General Assembly
  • Place of Presentation: Millennium Hotel, Queenstown, New Zealand
  • Year and Date: 20140112-20140117
• [Presentation] Diurnal variations in stratospheric O3 and HCl as observed by the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) (2014)
  • Author(s): Sakazaki, T., M. Fujiwara, C. Mitsuda, K. Imai, N. Manago, Y. Naito, T. Nakamura, H. Akiyoshi, D. Kinnison, T. Sano, M. Suzuki, and M. Shiotani
  • Organizer: SPARC 5th General Assembly
  • Place of Presentation: Millennium Hotel, Queenstown, New Zealand
  • Year and Date: 20140112-20140117
• [Presentation] A nudged CTM simulation for chemical constituent distribution during the stratospheric sudden warming observed by SMILES in 2010 (2014)
  • Author(s): Akiyoshi, H., T. Nakamura, and M. Shiotani
  • Organizer: SPARC 5th General Assembly
  • Place of Presentation: Millennium Hotel, Queenstown, New Zealand
  • Year and Date: 20140112-20140117
• [Presentation] Lower stratospheric correlation between O3 and HCl as observed by SMILES in the southern high latitudes (2014)
  • Author(s): Sugita, T., Y. Kasai, Y. Terao, S. Hayashida , H. Sagawa, M. Suzuki, and M. Shiotani
  • Organizer: SPARC 5th General Assembly
  • Place of Presentation: Millennium Hotel, Queenstown, New Zealand
  • Year and Date: 20140112-20140117
• [Presentation] VSLS Bry Estimation from JEM/SMILES BrO Observation (2014)
  • Author(s): Suzuki, M, K. Imai, T. Sano, N. Manago, C. Mitsuda, Y. Inoue, C. Takahashi, D. Knisson, H. Akiyoshi, H. Ozeki, E. Nishimoto, Y. Naito, and M. Shiotani
  • Organizer: SPARC 5th General Assembly
  • Place of Presentation: Millennium Hotel, Queenstown, New Zealand
  • Year and Date: 20140112-20140117
• [Presentation] SMILESとオゾンゾンデ観測のオゾンプロファイルの比較検証－オゾンゾンデに起因する問題点についての考察－ (2013)
  • Author(s): 塩谷雅人, 今井弘二, 稲飯洋一, 藤原正智, 長谷部文雄, 眞子直弘, 鈴木睦, 佐野琢己, 光田千紘, 内藤陽子, 小出孝
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] 日食から分かる中間圏オゾンの太陽放射量による影響 (2013)
  • Author(s): 今井 弘二, 秋吉英治, 山下陽介, 鈴木睦, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] SMILESで観測されたO3,HClの日変動－(1)潮汐鉛直風の推定と(2)SAGEIIデータにおけるSunset-sunrise biasの要因－ (2013)
  • Author(s): 坂崎貴俊, 塩谷雅人, 鈴木睦, 秋吉英治, Douglas Kinnison
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] SMILESレベル2プロダクトver3.0改訂状況 (2013)
  • Author(s): 鈴木 睦, 今井弘二, 佐野琢己, 光田千紘, 赤水透, 高橋千賀子, 谷口弘智, 眞子直弘, 内藤陽子, 西本絵梨子, 高柳昌弘, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] JEM/SMILES からのVSLS Bryの推定 (2013)
  • Author(s): 鈴木睦, 今井弘二, 佐野琢己, 眞子直弘, 光田千紘, 井上陽子, 尾関博之, 秋吉英治, D. Kinnison, 内藤陽子, 西本絵梨子, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] 2010年1月の突然昇温時の下部成層圏微量成分分布とオゾン収支 (2013)
  • Author(s): 秋吉英治, 中村哲, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市
  • Year and Date: 20131119-20131121
• [Presentation] Diurnal variations of minor constituents in the middle atmosphere as revealed by the superconducting submillimeter -Wave limb- emission sounder (SMILES) (2013)
  • Author(s): Shiotani, M. and SMILES mission team
  • Organizer: IAGA 2013 The XIIth Scientific Assembly
  • Place of Presentation: Fiesta Americana and Presidente Intercontinental, Merida, Mexico
  • Year and Date: 20130826-20130831
  • Invited
• [Presentation] Observation of O3, ClO, HOCl, HO2, and BrO by JEM/SMILES (2013)
  • Author(s): Suzuki, M., K. Imai, C. Mitusuda, H. Ozeki, Y. Nnaito, N. Manago, H. Akiyoshi, and M. Shiotani
  • Organizer: AOGS 2013
  • Place of Presentation: Brisbane Convention & Exhibition Centre, Australia
  • Year and Date: 20130624-20130628
• [Presentation] Atmospheric Response During Annular Solar Eclipse on 15 January 2010 (2013)
  • Author(s): Imai, K., H. Akiyoshi, Y. Yamashita, M. Suzuki, and M. Shiotani
  • Organizer: AOGS 2013
  • Place of Presentation: Brisbane Convention & Exhibition Centre, Australia
  • Year and Date: 20130624-20130628
• [Presentation] Observation of ClO, HO2, HOCl, and BrO by ISS/JEM/SMILES (2013)
  • Author(s): Suzuki, M., C. Mitsuda, N. Manago, K. Imai, H. Akiyoshi, D. Kinnison, T. Sano, Y. Inoue, E. Nishimoto, Y. Naito, and M. Shiotani
  • Organizer: 7th International Atmospheric Limb Conference and workshop
  • Place of Presentation: Haus der Wissenschaft, Bremen, Germany
  • Year and Date: 20130617-20130619
• [Presentation] Validation of SMILES level 2 version 2.4 products (2013)
  • Author(s): Imai, K., M. Suzuki, T. Sano, C. Mitsuda, N. Manago, Y. Naito, H. Akiyoshi, and M. Shiotani
  • Organizer: 7th International Atmospheric Limb Conference and workshop
  • Place of Presentation: Haus der Wissenschaft, Bremen, Germany
  • Year and Date: 20130617-20130619
• [Presentation] SMILES L2 v2.4 updates (2013)
  • Author(s): Mitsuda, C., T. Sano, M. Suzuki, N. Manago, E. Nishimoto, Y. Naito, C. Takahashi, K. Imai, and M. Shiotani
  • Organizer: 7th International Atmospheric Limb Conference and workshop
  • Place of Presentation: Haus der Wissenschaft, Bremen, Germany
  • Year and Date: 20130617-20130619
• [Presentation] Ozone and HCl distributions in the equatorial stratosphere in relation to the QBO and the SAO observed by the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) and the Microwave Limb Sounder (MLS) (2013)
  • Author(s): Shiotani, M. and Y. Naito
  • Organizer: AMS 19th Conference on atmospheric and oceanic fluid dynamics, 17th conference on the middle atmosphere
  • Place of Presentation: Hotel Viking, Newport, RI, USA
  • Year and Date: 20130616-20130621
• [Presentation] Diurnal Ozone Variations in the Stratosphere Revealed in Observations from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) on Board the International Space Station (ISS) (2013)
  • Author(s): Takatoshi S., M. Fujiwara, C. Mitsuda, K. Imai, N. Manago, Y. Naito, T. Nakamura, H. Akiyoshi, D. Kinnison, T. Sano, M. Suzuki, and M. Shiotani
  • Organizer: AMS 19th Conference on atmospheric and oceanic fluid dynamics, 17th conference on the middle atmosphere
  • Place of Presentation: Hotel Viking, Newport, RI, USA
  • Year and Date: 20130616-20130621
• [Presentation] 超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES) のデータにもとづく中層大気科学 (2013)
  • Author(s): 塩谷雅人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] SMILES によるオゾン及び塩素化合物観測データの検証 (2013)
  • Author(s): 今井弘二, 鈴木睦, 佐野琢己, 光田千紘, 眞子直弘, 内藤陽子, 秋吉英治, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] 2010年1月15日の日食時の中層大気の変動について (2013)
  • Author(s): 今井弘二, 秋吉英治, 山下陽介, 鈴木睦, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] JEM/SMILES L2 プロダクトv2.x での改訂状況: 中間圏O3, HCl プロファイルの改善 (2013)
  • Author(s): 光田千紘, 鈴木睦, 眞子直弘, 西本絵梨子, 内藤陽子, 高橋千賀子, 今井弘二, 佐野琢己, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] SMILESによる中層大気化学と力学についての成果概要 - III (2013)
  • Author(s): 塩谷雅人, 坂崎貴俊, 光田千紘, 今井弘二, 眞子直弘, 内藤陽子, 秋吉英治, Douglas Kinnison, 佐野琢己, 鈴木睦
  • Organizer: 日本気象学会2013年春季大会
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター, 東京都
  • Year and Date: 20130515-20130518
• [Presentation] JEM/SMILESによるBrO観測 (2013)
  • Author(s): 鈴木睦, 今井弘二, 佐野琢己, 光田千紘, 尾関博之, 秋吉英治, 内藤陽子, 西本絵梨子, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年春季大会
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター, 東京都
  • Year and Date: 20130515-20130518
• [Presentation] SMILESが捉えた日食時の中層大気の変動について (2013)
  • Author(s): 今井弘二, 秋吉英治, 山下陽介, 鈴木睦, 塩谷雅人
  • Organizer: 日本気象学会2013年春季大会
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター, 東京都
  • Year and Date: 20130515-20130518
• [Book] The Atmospheric Chemistry Experiment ACE at 10: A Solar Occultation Anthology (中の1節Overview of SMILES Observations by Suzuki, M., T. Sano, M. Shiotani) (2013)
  • Author(s): Peter Bernath, Editor
  • Total Pages: 352(中の179-187)
  • Publisher: A. Deepak Publishing, Hampton, Virginia, U.S.A.