ENSO気候変動は超高層大気をどう揺らすのか：成層圏オゾンが果たす役割の解明

ENSO气候变化将如何震动高层大气：阐明平流层臭氧的作用

• 批准号: 18H01270
• 负责人: Liu Huixin
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H01270/
• 关键词: 大気圏・電離圏結合; エルニーニョ; オゾン変化; 大気潮汐; vertical coupling; ENSO; 大気上下結合; 大気潮汐波; atmosphere coupling

対流圏と海洋間の相互作用現象であるエルニーニョ・南方振動(ENSO)が、数百km上空の超高層大気領域（熱圏・電離圏）にまで影響を及ぼすことが長期間観測から見出されている。本研究では、この数百km間の上下結合において、成層圏オゾンが駆動する放射・力学過程を、観測データの総合解析と高精度数値モデルを駆使して解明する。今年度はオゾン変動が中間圏・下部熱圏に及ぼす力学的影響を解明した。具体的に、全大気モデルを用いて、2012年のエルニーニョを再現して、対流圏オゾンの空間分布を変化させるシミュレーションを行った。その結果、対流圏オゾン変調は、高度約20kmから約100kmまでのDW2潮汐を約5％強めることがわかった。これは水蒸気変調による大気潮汐変化（約８０％）に比べて小さいことがわかった。また、GAIAモデルによるシミュレーションを行い、熱圏の帯状 平均運動量バランスを調べることで、CO2濃度2倍に対する熱圏帯状平均風の応答メカニズムを探った。解析の結果、イオン抵抗、分子粘性、子午線圧力勾配力 は、CO2濃度の2倍化によって他の力も変化することがわかった。この3つの力は互いに強く減衰し、その結果、帯状平均帯状イオン抗力の増加が 支配的に強化される。このイオン抵抗の強化は、北半球/南半球でイオン密度/イオンと中性粒子間の相対速度が増加することに起因する。一方、帯状風は、CO2 濃度増加に対する熱圏密度の緯度非対称な応答による子午線圧力勾配力の増加によって主に変化することがわかった。この結果は、北半球のイオン密度の増加 が、CO2濃度増加に対する風の応答の根本的なトリガーであることを示唆している。

长期观察表明，对流层和海洋之间的相互作用现象ElniñoSouthern振荡（ENSO）会影响摩天大楼（热层和电离层）在天空上方几百公里。在这项研究中，我们将使用观察到的数据和高精度数值模型的全面分析在几百公里的上和下耦合期间阐明由平流层臭氧驱动的辐射和动力学过程。今年，我们阐明了臭氧波动对中层和较低热圈的机械影响。具体而言，使用全大圈模型，我们进行了模拟来重现2012年的厄尔尼诺现象并改变了对流层臭氧的空间分布。结果表明，对流层臭氧调节将DW2潮水从约20公里增加到约100公里增加约5％。发现这要小于由水蒸气调节引起的大气潮汐变化（约80％）。此外，通过使用GAIA模型进行仿真，我们通过检查热圈区中平均动量平衡的平衡来研究热圈平均风的响应机理，达到了两倍。分析表明，其他力也随着离子电阻，分子粘度和子午线压力梯度而变化，这是由于双CO2浓度而导致的。这三个力彼此强烈衰减，从而导致区域平均纬向离子阻力显着增加。这种增强的离子耐药性是由于离子密度/相对速度在北半球/南半球的中性颗粒之间的增加所致。另一方面，由于热层密度对增加的二氧化碳浓度的纬度不对称反应，因此发现区域风主要是由于子午压力梯度力增加而改变的。该结果表明，北半球离子密度的增加是对二氧化碳浓度增加的风反应的基本触发因素。

项目成果

Sudden stratospheric warming impacts on the ionosphere-thermosphere system A review of recent progress

平流层突然变暖对电离层-热层系统的影响近期进展回顾

• 发表时间: 2022
• 期刊: Geophysical Monograph 260
• 作者: Goncharenko;L.;V. L. Harvey;Huixin Liu;N. Pedatella,
• 通讯作者: N. Pedatella,

The upper atmosphere and space weather

高层大气和太空天气

• 发表时间: 2021
• 作者: Kuze Riku;Kimura Shigeo S.;Toma Kenji;Liu Huixin
• 通讯作者: Liu Huixin

Interhemispheric Transport of the Ionospheric F Region Plasma During the 2009 Sudden Stratosphere Warming

2009年平流层突然变暖期间电离层F区等离子体的半球间传输

• DOI: 10.1029/2020gl087078
• 发表时间: 2020-03
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Zhang Ruilong;Liu Libo;Liu Huixin;Le Huijun;Chen Yiding;Zhang Hui
• 通讯作者: Zhang Hui

Determining the Origin of Tidal Oscillations in the Ionospheric Transition Region With EISCAT Radar and Global Simulation Data

利用 EISCAT 雷达和全球模拟数据确定电离层过渡区潮汐振荡的起源

• DOI: 10.1029/2022ja030861
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
• 作者: GUenzkofer F.;Pokhotelov D.;Stober G.;Liu H.;Liu H.‐L.;Mitchell N. J.;Tjulin A.;Borries C.
• 通讯作者: Borries C.

The invisible ionosphere in the sky, SGEPSS annual meeting

天空中看不见的电离层，SGEPSS年会

• 发表时间: 2020
• 作者: M. Kogure;Huixin Liu;Huixin Liu;Huixin Liu;Liu Huixin
• 通讯作者: Liu Huixin