New assessment of environmental impacts of black carbon and dust by a mixing-state diversity metric

• Project/Area Number: 19F19402
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Review Section: Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
• Research Institution: Japan, Meteorological Research Institute
• Principal Investigator: 梶野 瑞王 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (00447939)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): CHING PING PUI 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-11-08 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2019: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
• Keywords: ブラックカーボン / 3次元モデル / 気道沈着 / 放射強制力 / 黄砂

Outline of Research at the Start

人為起源及び自然起源エアロゾルの大規模発生地域である東アジアに位置する我が国において、エアロゾルの気候・環境影響の正しい理解は必須である。特に黄砂やブラックカーボン（BC）は、気候や健康への影響が大きいうえに不確定性が高く、輸送中の変質も著しい（発生時は疎水性だが輸送中に親水性に変化するため大気中から降水で除去されやすくなる等）ため、輸送中の粒子の混合状態変化を厳密に評価する必要がある。本研究では、気象庁気象化学モデルNHM-Chemを改良して混合状態変化を記述可能とし、輸送中の混合状態変化と、混合状態を考慮した場合としない場合で、気候・環境影響がどの程度変わるのか、を定量的に評価する。

Outline of Annual Research Achievements

黄砂とブラックカーボンの混合状態を考慮する気象化学モデルNHM-Chemのエアロゾルモジュール間相互比較論文をGeosci. Model Dev.誌に掲載された（NHM-Chem-mixのプロトタイプ）。NHM-Chem-mixのさらなる発展形として、3-モーメントビン法（Kajino et al., J. Geophys. Res., 2013）の実装を行い、また個別粒子混合状態解像モデルPartMC/MOSAICと機械学習により混合状態の空間分布を算出した。いずれも論文としてはまだ投稿準備中。
ブラックカーボン（BC）の混合状態を陽に解像したCAM5-chem/ATRAS2 (Matsui et al., Nat. Comm., 2018)と気道沈着モデル（Ching and Kajino, Sci. Rep.,
2018）を組み合わせて、BCの微物理特性の不確定性が、環境影響（地上濃度と気道沈着量）に及ぼす不確定性を評価した研究を取り纏めた論文の続編として、BCの発生量とGDP、環境影響（地上濃度）と気候影響（放射強制力）を国別に比較・整理した研究をJ. Geophys. Res.誌に投稿した（現在、原稿改訂中）。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of three aerosol representations of NHM-Chem (v1.0) for the simulations of air quality and climate-relevant variables. (2021)
  • Author(s): Kajino, M., Deushi, M., Sekitama, T., T., Oshima, N., Yumimoto, K., Tanaka, T., Y., Ching, J., Hashimoto, A., Yamamoto, T., Ikegami, M., Kamada, A., Miyashita, M., Inomata, Y., Shima, S., Khatri, P., Shimizu, A., Irie, H., Adachi, K., Zaizen, Y., Igarashi, Y., Ueda, H., Maki, T., Mikami, M,
  • Journal Title: Geoscientific Model Development Volume: 14 Issue: 4 Pages: 2235-2264
  • DOI: 10.5194/gmd-14-2235-2021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rethinking Air Quality and Climate Change after COVID-19 (2020)
  • Author(s): Ching Joseph、Kajino Mizuo
  • Journal Title: International Journal of Environmental Research and Public Health Volume: 17 Issue: 14 Pages: 5167-5167
  • DOI: 10.3390/ijerph17145167
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resolving aerosol mixing state increases accuracy of black carbon respiratory deposition estimates (2020)
  • Author(s): Ching Joseph、Kajino Mizuo、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: One Earth Volume: 3 Issue: 6 Pages: 763-776
  • DOI: 10.1016/j.oneear.2020.11.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Detectability assessment of a satellite sensor for lower tropospheric ozone responses to its precursors emission changes in East Asian summer (2019)
  • Author(s): Kajino Mizuo、Hayashida Sachiko、Sekiyama Tsuyoshi Thomas、Deushi Makoto、Ito Kazuki、Liu Xiong
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-019-55759-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Remarks] 気象研究所ホームページ 梶野瑞王
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/glb/uokajinomizuoka.html
• [Remarks] 鳥取大学乾燥地研究センター 研究スタッフ2022
  • URL: https://www.alrc.tottori-u.ac.jp/japanese/about_center/staff.html
• [Remarks] 気象研究所ホームページ CHING Ping pui Joseph
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/glb/phchingjosephch.html
• [Remarks] 気象庁気象研究所 全球大気海洋研究部 主任研究官 梶野瑞王
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/glb/uokajinomizuoka.html