MASINGAR, a global tropospheric aerosol chemical transport model coupled with MRI/JMA98 GCM: Model description

Abstract

This paper presents the first description of a new three-dimensional aerosol chemical transport model, called the Model of Aerosol Species IN the Global AtmospheRe (MASINGAR), which has been developed to study the distributions of atmospheric aerosols and related trace species. MASINGAR is an on-line chemical transport model (CTM) coupled with the MRI/JMA98 GCM. MASINGAR includes nss-sulfate, carbonaceous, mineral dust, and sea-salt aerosols, and accounts for advective transport, subgrid-scale eddy diffusive and convective transport, surface emission, and dry/wet depositions, as well as chemical reactions. The advective transport is calculated using the semi-Lagrangian transport scheme. Parameterization of convective transport is based on the convective mass flux derived by the Arakawa-Schubert scheme. The space and time resolutions of the model are variable, with a standard spatial resolution of T42 (2.8 deg x 2.8 deg) and 30 vertical layers (up to 0.8 hPa) with a 20-min time step. In addition, the model has a built-in, four-dimensional data assimilation (FDDA) system with a nudging scheme incorporating an assimilated meteorological field, which enables the model to realistically simulate a specific period and a short-period forecast of aerosols. The model simulation of mineral dust aerosol in April 2002 suggests that MASINGAR simulates the synoptic scale aerosol events.

大気エーロゾルとその関連物質の分布の研究のために新たに開発された3次元エーロゾル化学輸送モデルModel of Aerosol Species IN the Global AtmospheRe (MASINGAR)の詳細を記す。MASINGARは大気大循環モデルMRI/JMA98と結合されたオンライン・モデルである。MASINGARは非海塩起源硫酸塩、炭素系、鉱物ダスト、海塩起源のエーロゾルを含み、移流、サブグリッドスケールの渦拡散と対流による輸送、地表面からの物質の放出、乾性・湿性沈着、化学反応を扱う。移流はセミ・ラグランジュ法によって計算される。積雲対流による鉛直輸送は荒川・シューバート法の積雲対流マスフラックスを基にしてパラメタライズされている。モデルの空間・時間解像度は可変であり、T42(2.8度x2.8度)、鉛直30層(0.8hPaまで)、で時間刻み20分での積分が標準的に扱われている。さらに、モデルは同化気象場データを用いるナッジング手法による4次元同化システムを内蔵し、これによって特定の期間の現実的なシミュレーションやエーロゾルの短期間の予報が可能となっている。2002年4月の鉱物ダストエーロゾルのシミュレーションから、MASINGARによって総観規模のエーロゾルのイベントが良くシミュレートできることが示唆されている。