大気大循環モデルに結合した3次元化学輸送モデルによる成層圏オゾン再解析

本研究の目的は、成層圏および対流圏における大気微量成分の子午面輸送・混合過程を明らかにすることである。まず、数値モデルを用いて時空間に連続した輸送解析を可能とするために、ナッジング大気大循環モデルにより駆動される化学輸送モデルを使用して過去10年程度について大気微量成分の再解析を実施した。高精度の再解析を実施するために気象場を同化する手法について最適化を図った結果、再現される微量成分分布および子午面循環は同化気象変数と同化緩和時定数に強く依存することを明らかにした。次に、微量成分の子午面輸送を診断する手法として、質量重み付き帯状平均に基づく輸送方程式を用いた独自の手法を提案した。この解析手法は従来の解析手法と比較して幾つかの利点が示し、物質輸送過程の厳密な診断と新たな理解が可能となると考えられる。開発した再解析システムにより再現された微量成分分布に独自の輸送診断ツールを適用し、大気微量成分の輸送・混合過程の理解に向けたいくつかの研究に取り組んだ。まず、子午面オゾン輸送の季節変動とそのオゾン全量への寄与、子午面におけるオゾンのライフサイクルを明らかにした。更に、子午面での大気混合輸送の基本的概観を理解するため、微量成分分布から算出される水平拡散係数の物質依存性と共通性を明らかにした。長寿命化学種は共通する拡散係数の時空間変動を示し、その特徴は大気混合輸送の基本的様相を示すと考えられる。また、成層圏亜熱帯および極渦縁辺付近で観測される長寿命化学種の急な南北濃度勾配の変動メカニズムを明らかにするため、化学種濃度勾配変動に対する輸送過程の役割を定量的に診断した。その結果、鉛直移流および水平混合が成層圏における長寿命化学種の南北濃度勾配の変動に対して支配的でありことを明らかにした。

本研究の目的は、成層圏および対流圏における大気微量成分の子午面輸送・混合過程を明らかにすることである。まず、数値モデルを用いて時空間に連続した輸送解析を可能とするために、ナッジング大気大循環モデルにより駆動される化学輸送モデルを使用して過去10年程度について大気微量成分の再解析を実施した。高精度の再解析を実施するために気象場を同化する手法について最適化を図った結果、再現される微量成分分布および子午面循環は同化気象変数と同化緩和時定数に強く依存することを明らかにした。次に、微量成分の子午面輸送を診断する手法として、質量重み付き帯状平均に基づく輸送方程式を用いた独自の手法を提案した。この解析手法は従来の解析手法と比較して幾つかの利点が示し、物質輸送過程の厳密な診断と新たな理解が可能となると考えられる。開発した再解析システムにより再現された微量成分分布に独自の輸送診断ツールを適用し、大気微量成分の輸送・混合過程の理解に向けたいくつかの研究に取り組んだ。まず、子午面オゾン輸送の季節変動とそのオゾン全量への寄与、子午面におけるオゾンのライフサイクルを明らかにした。更に、子午面での大気混合輸送の基本的概観を理解するため、微量成分分布から算出される水平拡散係数の物質依存性と共通性を明らかにした。長寿命化学種は共通する拡散係数の時空間変動を示し、その特徴は大気混合輸送の基本的様相を示すと考えられる。また、成層圏亜熱帯および極渦縁辺付近で観測される長寿命化学種の急な南北濃度勾配の変動メカニズムを明らかにするため、化学種濃度勾配変動に対する輸送過程の役割を定量的に診断した。その結果、鉛直移流および水平混合が成層圏における長寿命化学種の南北濃度勾配の変動に対して支配的でありことを明らかにした。