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第283回 大気海洋物理学・気候力学セミナー のおしらせ

日 時: 6月 30日(木) 午前 09:30
場 所: 環境科学院 D201

発表者: 稲飯洋一 (地球環境科学研究院/博士研究員)
Yoichi Inai (Faculty of Environmental Earth Science/PD)
題名:成層圏の観測 --歴史と誤差とその影響--
Observations of the Stratosphere --the history and observation errors--

発表者:中村 哲 (地球環境科学研究院/博士研究員)
Tetsu Nakamura (Faculty of Environmental Earth Science/PD)
題名:北極海氷減少に伴う極域温暖化増幅と成層圏過程の役割
The stratospheric pathway for Arctic impacts on mid-latitude climate

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成層圏の観測 --歴史と誤差とその影響-- (稲飯洋一 Yoichi Inai) 発表要旨:

気球を用いて観測された気温プロファイルから1902年フランスの気象学者 ド・ボールにより成層圏は発見された。その後の技術の進歩、例えば、 無線技術を用いて高層大気をリアルタイムに観測するラジオゾンデの発明、 オゾンのカラム量を測定するドブソン分光光度計や鉛直分布を測定する オゾンゾンデの開発と世界展開、人工衛星の大気観測への応用、などにより 人類の地球成層圏に対する理解は深まっていった。しかし気球、衛星による 観測網が構築された現代でも、成層圏水蒸気の長期変動、オゾンホールの 回復状況、成層圏内あるいは対流圏との物質輸送過程の長期変化傾向など、 全球気候に影響を持つ注視すべき対象は存在している。 2000年頃、日本人主導の2つの成層圏観測プロジェクトがスタートした。 1つは赤道域における気球観測に特化したSOWERプロジェクト、もう1つは 国際宇宙ステーションからの高精度遠隔探査を行うSMILESミッションである。 前者は1998年に赤道東太平洋域で開始され現在も継続中であり、後者による 観測は2009年10月から2010年4月までの約半年間実施された。高い信頼性と 精度と鉛直分解能を持ち任意の時期に任意の地点を集中観測できるSOWER ゾンデ観測、北緯65度から南緯38度までをカバーしつつ最大1600点/日の 観測頻度でなおかつ約30日間で0時から24時まですべての現地時刻帯を観測 できるSMILES観測、それぞれが持つ特長はこれまでに多くの研究に活かされ 大きな成果を上げてきた。 一方で、両観測の比較から特に気球を用いたオゾンゾンデ観測について (そしてゾンデ観測されたオゾン以外の物理量についても)新たな(しかし古い) 問題点が明らかになってきた。その1つはオゾンゾンデの持つ応答時間 (と気球上昇中もしくはパラシュート下降中にしか観測のできないこと) に起因するオゾンプロファイルのずれ、もう1つは旧来型のラジオゾンデに 搭載された気圧計の持つ気圧誤差に起因する観測誤差である(Imai et al., 2013)。 このようなゾンデ観測の問題は、広くオゾンゾンデコミュニティーでも認識され 過去のゾンデ観測データを再評価する動きが近年高まっている。かつては衛星や モデルに比較してゾンデ観測は十分に高精度であったが、衛星およびモデルデータ の品質が飛躍的に向上してきたためゾンデ観測に求められる精度も上がった という見方もできる。 このような流れの中、Stauffer et al. (2014)は旧来型ラジオゾンデと GPSレシーバーが同時飛揚されたオゾンゾンデ観測事例を用いて、ラジオ ゾンデの持つ気圧誤差が成層圏オゾン混合比に与える影響を評価した。 しかし彼らは、ゾンデがGPSレシーバーを搭載していない時代(先GPS時代) においてはゾンデによる気圧、気温、湿度の観測値と静水圧平衡式を用いて 高度を計算していたため気圧誤差が高度データにも伝播する、という点を 考慮していなかった。この点を考慮しない限り、先GPS時代のゾンデ観測 データを補正し正味の長期変動をより正確に把握する道は拓けない。 そこで、Inai et al. (2015)では旧来型ラジオゾンデとGPSレシーバーが 同時飛揚されたSOWERゾンデ観測事例を用いて、ラジオゾンデの気圧誤差を 再評価し、先GPS時代を仮定した場合のオゾン、気温、水蒸気観測プロファイル への気圧誤差伝播を評価、それらが長期データセットに与える影響を議論した。

北極海氷減少に伴う極域温暖化増幅と成層圏過程の役割 (中村哲 Tetsu Nakamura) 発表要旨:

Recent evidence from both observations and model simulations suggests that an Arctic sea-ice reduction tends to cause a negative Arctic Oscillation (AO) phase with severe winter weather in the Northern Hemisphere, which is often preceded by weakening of the stratospheric polar vortex. Although this evidence hints at a stratospheric involvement in the Arctic?mid-latitude climate linkage, the exact role of the stratosphere remains elusive. Here we show that tropospheric AO response to the Arctic sea-ice reduction largely disappears when suppressing the stratospheric wave?mean flow interactions in numerical experiments. The results confirm a crucial role of the stratosphere in the sea-ice impacts on the mid-latitudes by coupling between the stratospheric polar vortex and planetary-scale waves. Those results and consistency with observation-based evidence suggest that a recent Arctic sea-ice loss is linked to mid-latitudes extreme weather events associated with the negative AO phase.

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連絡先

川島正行 (Masayuki Kawashima)
mail-to: kawasima@lowtem.hokudai.ac.jp