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第 231回 大気海洋物理学・気候力学セミナー のおしらせ

日 時: 7月 12日(木) 午前 09:30
場 所: 環境科学院 D棟2階 D201号室

発表者: 坂崎 貴俊 (DC3)
\\Takatoshi Sakazaki (DC3)
題 目: 超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES)で観測された成層圏オゾンの日変化
\\Diurnal ozone variations in the stratosphere revealed in observations from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) on the International Space Station (ISS)

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超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES)で観測された成層圏オゾンの日変化 \\Diurnal ozone variations in the stratosphere revealed in observations from the Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) on the International Space Station (ISS) \\(坂崎貴俊 \\Takatoshi Sakazaki)発表要旨 :

 成層圏オゾンは中層大気の放射バランスや地上生命活動の維持に とって極めて重要な役割を果たす。1985年にオゾンホールが発見されて 以降、長期トレンドを含め、様々な時間スケールでのオゾン変動が研究の 対象となってきた。しかしながら、"日変動"という時間スケールでの オゾン変動のグローバルな描像は、特にオゾン全量への寄与が大きい 下部・中部成層圏領域において、観測手法・精度の制約から未だに得られて いないのが現状である。  その折、2009年に超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder: SMILES)が国際宇宙ステーション(International Space station: ISS)の日本実験棟「きぼう」に取り付けられ、オゾンを 含む地球の大気微量成分のグローバル観測を開始した。残念ながらSMILESは 機器の不具合によって2010年4月21日に観測を停止したが、4Kまで冷却した 超伝導ミクサを使用することで雑音を理論限界近くまで抑え、これまでの 衛星観測を凌駕する高精度の測定を実現した。さらに、ISSの軌道が太陽 非同期であるために、異なるローカル時刻における観測を行った点も 他の多くの衛星観測にはない利点である。  本研究では、SMILESデータを主として、気象場にナッジングした 化学気候モデル(MIROC3.2-CTM, SD-WACCM)を補完的に用いることにより、 成層圏オゾン日変化の真の描像に世界で初めて迫るとともにその支配 プロセスも明らかにすることを目的とした。  SMILESを用いて得られた成層圏オゾン日変動は、高度/緯度に依存した 特徴を示し、その振幅は最大で日平均値の4%程度に達する。これらの変動に 伴うオゾン全量が1 DU (0.5%)程度の振幅を持つことも明らかになった。 一連の結果は、モデルの結果と定量的に極めて良い一致を示す。 さらにモデル結果の解析により、変動には光化学と力学(潮汐による 鉛直輸送)の両者が同程度に寄与していることがわかった。以上の結果から、 観測・理論(モデル)の両者に裏打ちされたオゾン日変動の真の描像が 初めて得られたと言えるだろう。本研究の結果は、オゾンに係る放射計算の 精緻化やトレンドの推定に係る"日変化bias補正"を行う際の重要な情報と なりうる。 Stratospheric ozone is a significant component of the Earth’s environmental system, as it contributes to the radiative balance in the middle atmosphere, and protects the surface from solar ultraviolet radiation. Since the discovery of the ozone hole, stratospheric ozone has been extensively investigated over the last 30 years; however, the global structure of diurnal variations in stratospheric ozone remains unclear, particularly for the lower to middle stratospheric ozone that mainly contributes to total column ozone. The Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder (SMILES) attached to the Japanese Experiment Module (JEM) on board the International Space Station (ISS) made exceptionally precise global measurements of stratospheric ozone at various local times, with the aid of superconducting mixers cooled to 4 K by a compact mechanical cooler. Mainly using SMILES datasets, as well as data from nudged chemistry-climate models (MIROC3.2-CTM and SD-WACCM), we investigated diurnal variations in stratospheric ozone. We here show that the SMILES, for the first time, observationally revealed the global pattern of diurnal ozone variations throughout the stratosphere, which are found to be explained by photochemistry and dynamics with the analysis of the two nudged chemistry-climate models. The peak-to-peak difference in stratospheric ozone profiles (total column ozone) may be up to 8% (1%) over the course of a day; this magnitude might affect the past ozone trend deduced with Sun-synchronous datasets from different local times which was reported to have a magnitude of a few % per decade.

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連絡先

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