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Chemistry and aerosol modeling in the Kyousei-2

08 Dec. 2004: 連絡会議. Chemistry and aerosol modeling in the Kyousei-2. CHASER-SPRINTARS の KISSME への導入 IPCC-AR4 実験について. Kengo Sudo (FRCGC). K2-Integrated Earth System Modelling at the FRCGC. Earth System Model: KISSME (being developed). radiation cloud distribution. radiation. Climate

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Chemistry and aerosol modeling in the Kyousei-2

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Presentation Transcript

  1. 08 Dec. 2004: 連絡会議 Chemistry and aerosol modeling in the Kyousei-2 • CHASER-SPRINTARS のKISSMEへの導入 • IPCC-AR4 実験について Kengo Sudo (FRCGC)

  2. K2-Integrated Earth System Modelling at the FRCGC Earth System Model: KISSME (being developed) radiation cloud distribution radiation Climate (CCSR/NIES AGCM 5.7) transport transport SST production Chemistry (CHA Aerosol (SPRI heterogeneous reaction deposition mineral Sea Salt dust, OC CO2 NMHCs DMS Ocean (an NPZD-type model) Land Surface (MATSIRO,Sim-CYCLE)

  3. Chemistry and aerosol simulations with CHASER and SPRINTARS -- as a part of the Kyousei integrated earth system modelling -- Climate impacts & interactions Ozone OC SO4-- BC clouds Chemical Reaction CH4 Soil Dust Sea Salt neutralization Liq. Chem. Surface Sulfate and OC are coupled with the chemistry component in CHASER

  4. Aerosol simulation in CHASER-SPRINTARS (!) calculated aerosols concentrations are reflected on the radiation (incl. J-values), cloud/precipitation, and heterogeneous reactions in the model.

  5. CHASER-SPRINTARS in KISSME • 基本的に Multitasking に対応 （要チェック） • 一部 fortran95 に書き換え && small bug fixing • SIMCYCLE, SIMCYCLE+SPRINTARS,SIMCYCLE+CHASER,SIMCYCLE+CHASER+SPRINTARS全ての実験が可能。 • CHASER入り実験の際はトレーサーNo.などをConfigファイルで一括管理。(LTCO2, LTO3, LTCH4, … ) • RESTART ファイルのトレーサー番号の管理： GAQ03  GAQCO2 • 地表面過程deposition: MATUSIRO のR_ST 気孔抵抗を共用可能にした。課題：　植物起源VOCs emission の on-line 計算　E (PAR,LAI,NPP)海洋起源DMS emission の on-line 計算

  6. CHASER-SPRINTARS in KISSME 残りの作業： • 鉛直hybrid座標化。 • 新放射コード導入：　CHASER用に変更必要。 • ハロゲン（Cl,Br) 化学反応の追加。 • PSCs の導入。

  7. Extention of KISSME/CHASER to the strato/meso-sphere ozonehole Ozone stratosphere Chemical Reaction gravity wave Climate impacts & interactions Br,Cl Ozone OC SO4-- BC clouds Chemical Reaction CH4 Soil Dust Sea Salt neutralization Liq. Chem. Surface

  8. CHASER-SPRINTARS のKISSMEへの導入 • IPCC-AR4 実験について

  9. IPCC第４次報告書実験 化学-気候相互作用の解明・理解に向けて IPCC-AR4 (7-3)：Atmospheric chemistry, air quality, and climate change. →　対流圏・成層圏オゾン化学と気候変動との相互作用理解に着手しよ　　うとしている。 (1) 気候→化学： 気候変動のインパクトの見積もりに重点。 (2) 化学→気候：　放射強制力の見積もりに留まる。 「実際にオゾンおよびエアロゾルが気候（温度場、風速場、降水場など）にどう影響するか？」　っていう感じ？の研究が必要。 (＋植生とのインタラクション) 次の次の報告書 (AR5) ?

  10. Chemistry and aerosol simulation with CHASER and SPRINTARS Radiative forcing from tropospheric ozone (direct) radiative forcing from elemental carbon

  11. IPCC-AR4 (7章)のための実験： intercomparison • Experiment I :過去(1850) → 現在(2000) → 将来(2100)主眼＝気候変動・成層圏オゾン変動の影響※ data submission = O3,NOx,CO,OH,….,T • Experiment II :現在(2000) → 将来(2030)主眼＝前駆気体 emission 変化＋気候変動※ より環境寄りの議論※ 将来に関してはこちらの方がもっともらしい・・・※ data submission = 〇一時間ごとの地表オゾン濃度(AOT40)〇daily 対流圏カラムオゾン(放射強制力） 〇(10:30LTC)NO2カラム量(GOME 衛星比較）　　　　　　　　　　　　　　　 〇酸性物質(S,N,O3)沈着分布 〇対流圏オゾンの全球収支　　　　　　　　　　　 　 〇OH 濃度比較（メタン寿命） 〇各化学種濃度場 ; Photocomp

  12. Scenarios: Experiment-1 pre-ind=1850, present=2000, future=2100 ハロゲン(Cl/Br)はEESCl として与える。

  13. N.H. mean S.H. mean NetO3 Global mean 成層圏起源 300hPa • J(O3O1D)の増大 • 水蒸気増加 500hPa Surface

  14. ネット成層圏-対流圏オゾン交換量の変化: 1970  2000 (Tg/yr) -27% • 成層圏オゾン量の減少 • 対流圏オゾン量の増加

  15. 世界の化学・気候結合モデル Table.4 Atmospheric chemistry model corporatedin a climate model. * Integrated Earth system model. Experiment-II: UK, Norw, US のCTMグループも参加 ※ 日本からは FRCGC (CHASER and UCI モデル)

  16. Scenarios: Experiment-2 Emission 変化 気候変動 S1,S5: GCM実験も行った。（基本的にNudging CTM モード) ※ HadCM3の結合実験による SST と Sea-ice 分布を使用。 GCM実験：9years run: 1995-2003 for S1 and 2025-2033 for S5. メタン濃度：各シナリオで fixed.

  17. 夏季地表オゾン濃度 ( AOT40: 健康影響＋植物への影響) S1: base-line S2: IIASA-2030 S3: 2030 (Max-Reduction) S4: SRES-A2

  18. 全球メタンおよび対流圏オゾンの収支: Experiment-2 GCM実験： Emission+CC CTM実験：Emission 変化 Base line IIASA 2030 IIASA 2030 SRES -A2 Base line IIASA 2030 IIASA 2030

  19. Future simulations of ozone, methane,aerosols with chemistry coupled climate model Simulations with the SRES scenarios： Ex.) time evolution of global mean CH4 ! different evolutions for different scenarios ! in all cases, future warming reduces emission-induced CH4 increases with water vapor and temperature changes. Warming-induced reduction A2 B1 A1

  20. 気候変動が成層圏/対流圏間オゾン交換 (STE)に与える影響 成層圏→対流圏への（ネット）オゾン流入量 Exp2: +climate change(温暖化) Exp1 +83% 地表気温上昇(K) Sudo et al. [2003] Sudo et al. [2003]

  21. ネットオゾン流入分布　(gO3/yr) • S1 2000 • S5 2030

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