A study of transport processes of water vapor and ozone depleting substances to the lower stratosphere by high-resolution models

高分辨率模型研究水蒸气和臭氧消耗物质向平流层低层的输送过程

基本信息

批准号：
20H01977
负责人：
秋吉英治
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute for Environmental Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度、MIROC6をベースにした化学気候モデル（CCM、水平解像度T85（約140km））にオゾン化学を簡略化した修正チャップマン反応（Hartmann, 1978, J. Atmos. Sci.）と亜酸化窒素（N2O）を導入したが、今年度はそれに引き続きCFC-11、CFC-12、ハロン1301、ハロン1211等のオゾン層破壊物質の導入を行った。これらのオゾン層破壊物質（ODS）の分解に関わるすべての化学反応を導入することによるモデルの負荷の増大を避けるため（特にOHやClによる分解を考えるとOHやClの予測もしなければならなくなるため考慮すべき化学反応が格段に増大する）、N2Oと同様、これらのODSは光解離とO(1D)との反応だけによってのみ分解されると仮定したモデル化を進めた。モデルで計算されたオゾン層破壊物質が、対流圏上部から成層圏にかけて分解されそこで濃度が急激に減少するような鉛直分布が再現できた。以上のMIROC6をベースにしたCCM開発においては、成層圏の化学過程を扱うのに必要な化学反応をほぼフルに導入したMMIROC3.2-CCMおよびMIROC5-CCMによるオゾン分布、N2O分布、ODS分布との比較を行いながら、簡略化した化学モデルの妥当性を確認した。並行して、NICAMの成層圏拡張バージョン（top高度1hPa（～50km））に、MIROC6ベースCCMと同様に上記の簡略された化学反応を導入する作業を行った。しかしながらモデルを１年くらい安定して走らせるまでには至らなかった。したがって次年度にはその原因を取り除き、このNICAM成層圏拡張バージョンCCMの１年程度の計算を成功させ、計算された東西風、気温、オゾン、水蒸気、ODSの分布および季節変化を解析し、MIROC6-CCMによる結果との比較と考察を行う。

去年，我们应用了改良的查普曼反应（Hartmann，1978，J. Atmos。科学）和一氧化二氮（N2O），本财年，我们继续引入CFC-11、CFC-12、哈龙1301和哈龙1211等臭氧消耗物质。为了避免通过引入这些臭氧消耗物质（ODS）分解所涉及的所有化学反应（特别是考虑到OH和Cl的分解，还需要预测OH和Cl）来避免增加模型的负载。与 N2O 类似，我们继续建模，假设这些 ODS 仅通过光解离和与 O(1D) 的反应来分解。该模型能够再现臭氧消耗物质的垂直分布，这些物质从对流层上层分解到平流层，并在平流层中浓度迅速下降。在上述基于MIROC6的CCM开发中，通过对臭氧分布、N2O分布、ODS分布的比较，我们证实了简化化学模型的有效性。与此同时，还开展了将上述简化化学反应引入平流层扩展版 NICAM（最高海拔 1 hPa（~50 km））的工作，类似于基于 MIROC6 的 CCM。然而，该模型无法稳定运行大约一年。因此，明年我们将消除这个问题的原因，利用丽音平流层展开版CCM成功进行一年左右的计算，并分析计算出的纬向风、气温、臭氧、水汽的分布和季节变化。，和 ODS，我们将与 CCM 进行比较和讨论。