化学・気候結合モデル

　対流圏中のオゾンは強力な温室効果気体ですが、同時に化学反応を介してメタンやハローカーボン類などの温室効果気体・汚染物質の大気中濃度をコントロールします。また酸性雨や気候変動に重要な硫酸エアロゾルなどの生成過程も対流圏のオゾン化学に大きく支配されています。対流圏オゾンは大気汚染に起因するところが大きいため、今後とくに東アジアなど発展地域の汚染が対流圏オゾン化学を通じてどのように気候・大気環境へ影響していくか評価することが必要です。
　 このような背景の下、オゾンを中心とした対流圏化学過程とその気候への影響を全球的に計算することができる化学・気候モデルCHASER*¹を開発しました。このモデルは既に「化学天気予報」などに応用され短期的な予報に貢献していますが、現在はオゾンなどの汚染物質の将来の分布変動やそれが気候にどのように影響するかを予測する試みを行っています。

温暖化の影響が無視できない大気汚染の将来予測

　IPCCから提案されている各シナリオに基づいてCHASERモデルで対流圏オゾンや硫酸塩エアロゾルなどの汚染物質の将来予測実験を行っています。窒素酸化物や一酸化炭素などのオゾン前駆気体の放出（エミッション）のみの変動を考慮した実験では、エミッション増加が大きい東アジア域で光化学的なオゾン生成が増加し顕著な地表オゾン増加が計算され（図1）、上部対流圏においてもオゾン生成が強化されるため偏西風に乗り全球規模での影響が極めて大きいことが分かりました。
　 しかし、このようなエミッション増加による対流圏オゾンの変動過程は将来の地球温暖化の影響も考慮に入れると状況が変わってくることが最近の実験で明らかになりました。図2bは2100年の予測実験で温暖化も考慮した場合としない場合で東西平均オゾン分布にどのような差が出るかを示しています。温暖化を考慮すると対流圏下層では水蒸気増加によりオゾンが破壊されやすくなるためオゾンは減少し、高緯度の上部対流圏では対流圏界面上昇に伴うオゾン減少が見られます。また、中低緯度上部対流圏では温暖化によりオゾン増加が計算されていますが、これは図3に示されるように温暖化の進行とともに成層圏・対流圏の子午面循環が変化し成層圏からのオゾン流入量が大きく増加した結果であることが分かりました。このように将来の対流圏のオゾン汚染の予測には温暖化の影響も考慮に入れる必要があることが示唆されました。