中間圏および下部熱圏の温度構造形成機構における大気微量化学種の役割

研究目標である中間圏・熱圏の温度構造形成の理解に向けて、2022年度は主に大気大循環モデルへの化学輸送スキームの導入を行なった。具体的には、対流圏から電離圏をカバーする中性大気-電離大気結合モデルGAIA(Ground-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy)にCO2、CO、NOX、O3、HOX、H2、H2OやH2O2等の大気微量化学種の化学反応・輸送スキームを組み込んだ。熱圏で重要な光化学反応については、FISM2およびNRLSSI2のEUV/UVフラックスを外部強制として、光化学断面積のデータセットを使用して精緻に計算を行なった。組み込んだ化学輸送スキームを用いて、CO2/CO反応系のシミュレーション結果を確認した。得られた結果は、CO2濃度がおよそ高度70km付近から高高度に向けて減少し始め、一方CO濃度は増加することがわかった。また、CO濃度は夏極の110km付近で最大となり、長い日照時間によって多くのCOが生成されることがわかった。中間圏や下部熱圏では、子午面循環に従って輸送され、緯度高度分布を形成することがわかった。またO3については、昼間の中間圏界面付近において濃度が減少しており、夜間になるとO3濃度が回復する様子がみられた。シミュレーションで得られたこれらの濃度分布を、衛星の赤外線放射の観測から得られる濃度分布を用いて検証を行なった。衛星観測による分布とシミュレーションが同様の分布をしており、シミュレーションによって得られる結果の妥当性を確認した。これらの進捗状況および結果について、日本気象学会秋季大会で発表を行なった。

研究目標である中間圏・熱圏の温度構造形成の理解に向けて、2022年度は主に大気大循環モデルへの化学輸送スキームの導入を行なった。具体的には、対流圏から電離圏をカバーする中性大気-電離大気結合モデルGAIA(Ground-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy)にCO2、CO、NOX、O3、HOX、H2、H2OやH2O2等の大気微量化学種の化学反応・輸送スキームを組み込んだ。熱圏で重要な光化学反応については、FISM2およびNRLSSI2のEUV/UVフラックスを外部強制として、光化学断面積のデータセットを使用して精緻に計算を行なった。組み込んだ化学輸送スキームを用いて、CO2/CO反応系のシミュレーション結果を確認した。得られた結果は、CO2濃度がおよそ高度70km付近から高高度に向けて減少し始め、一方CO濃度は増加することがわかった。また、CO濃度は夏極の110km付近で最大となり、長い日照時間によって多くのCOが生成されることがわかった。中間圏や下部熱圏では、子午面循環に従って輸送され、緯度高度分布を形成することがわかった。またO3については、昼間の中間圏界面付近において濃度が減少しており、夜間になるとO3濃度が回復する様子がみられた。シミュレーションで得られたこれらの濃度分布を、衛星の赤外線放射の観測から得られる濃度分布を用いて検証を行なった。衛星観測による分布とシミュレーションが同様の分布をしており、シミュレーションによって得られる結果の妥当性を確認した。これらの進捗状況および結果について、日本気象学会秋季大会で発表を行なった。