2016 Fiscal Year Annual Research Report
International Observation of Asian Dust and Environmental Regime shift over the Source Regions
Project/Area Number |
16H02703
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
甲斐 憲次 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50214242)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 伸夫 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, フェロー (90132852)
牧 輝弥 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70345601)
星野 仏方 酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (80438366)
竹見 哲也 京都大学, 防災研究所, 准教授 (10314361)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | アジアダスト / 環境レジームシフト / バイオエアロゾル / モンゴル草原 / ゴビ砂漠 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アジアダストの発生とそれに関わる環境レジームシフトのメカニズムを解明するため、現在進行中のJSPS研究拠点形成事業「アジアダス トと環境レジームシフトに関する研究拠点の構築」(コーディネーター:甲斐憲次 )で整備した研究拠点ネットワークを活用し、発生源地域のモンゴル草原・ゴビ砂漠および風下側の北海道・能登半島等で集中観測(IOP-2016)を実施した。 IOP-2016では、名古屋大学の甲斐・河合、金沢大学の牧、酪 農学園大学の能田は、モンゴル気象環境監視庁・気象水文環境 研究所(IRIMHE)と協力して、ゴビ砂漠中央部に位置するダラン ザドガド気象台でアジアダストの集中観測を行った。 特筆すべきは、ダランザドガド気象台で実施したダスト係留気球観測である。水素ガスを充てんした係留気球に、パティクルカウンター、バイオエアロゾルサンプラー、温湿時計、ラジオゾンデを搭載し、地上から高度500mまでのダスト粒径分布、バイオエアロゾルサンプル、気象要素の高度分布を測定した。また、同時にシーロメーターを用いて、ダストの後方散乱係数の高度分布を観測した。アジアダストの発生源地域において、このようなダストの総合観測は初めての試みである。さらに、ウランバートルからダランザドガドまでの600kmを自動車で移動観測し、ダストと気象要素の水平分布を観測した 。 酪農学園大学の星野のグループは、サインシャンドおよびホスタイ国立公園で植生調査を行った。さらに、長期間の植生分布と降水量の変動の解析を行った。 IOPの研究成果は、第2回大気ダスト国際会議(DUST2016)の アジアダストセッション(甲斐:コンビーナー)および第3回JSPS セミナー(モンゴル・ウランバートル)で発表した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
甲斐と河合は、シーロメーターとアジアライダーネットワークAD-net(国立環境研究所)を用いて、アジアダストの輸送プロセスを解明した。この研究では、ダランザドガドで発生した砂塵嵐が風下流側のサインシャンド(ゴビ砂漠の東端)、ザミンウド(中国国境沿い)に進むにつれて、ダストが寒冷前線面上を上昇して、自由対流圏に輸送されることを示した。この成果は、国際誌に投稿中である。杉本らは、AD-netを用いたアジアダストの検出法や気候影響への応用研究を行った。 牧、甲斐、能田、河合は、IOP-2016期間中に、ゴビ砂漠中央部のダランザドガド気象台でダスト係留気球とシーロメーターの同時観測を実施した。この観測結果を解析すると、粒径別ダスト数密度と後方散乱係数の間に有意な相関がみられた(甲斐)。粒径が大きいほど高く、特に粗大粒子(3μm)の数密度との相関は0.94であった。この観測結果より、シーロメーターを用いて、ダストの質量高度分布を推定できる可能性がある。この結果は、日本気象学会等で発表した。さらに、係留気球で採取された高度500mのバイオエアロゾルに解析が進めば、新しい成果が期待される(牧)。 星野は、長期間の植生分布と降水量の変動の解析を行った。その結果、2003年頃から東経110°より西の内陸地区では降水の増減に対してNDVIの値がまったく応答しない、あるいはネガティブな応答場所が現れた。このような場所では一年生の草本植物のほか、多年生の潅木も消失し、砂漠化が進行していた。雨が多い年でも地表面の植生が回復できない、いわゆる「環境レジームシフト」が発生したと推定した。この成果は、ACPDに掲載された。
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Strategy for Future Research Activity |
モンゴルのゴビ砂漠と草原を対象に、アジアダスト・バイオエアロゾル・環境レジームシフトの研究、あるいは相互の研究を以下のように推進する。 1)アジアダストの観測: ダスト係留気球とシーロメーターの同時観測の結果を解析すると、粒径別ダスト数密度と後方散乱係数の間に有意な相関がみられた。粒径が大きいほど高く、特に粗大粒子(3μm)の数密度との相関 は0.94であった。この観測結果より、シーロメーターを用いて 、ダストの質量高度分布を推定できる可能性がある。2017年度も引き続き、ダランザドガド気象台で集中観測を実施する。最終的には、後方散乱係数-ダスト質量の実験式を求め、 ダスト質量の高度分布を推定したい。 2)バイオエアロゾの解析: ゴビ砂漠上(ダランザドガド) のバイオエアロゾルの特性(細菌群、微生物群など)を解明する。砂塵嵐発生時と通常時の代表的な細菌群の構成を明らかにする。また、バイオエアロゾルとして長距離輸送される可能性がある細菌群を特定する。 3)草原のレジームシフト: 長期間の植生分布と降水量の変動の解析より、2003年頃から東経110°より西の内陸地区では降 水の増減に対してNDVIの値がまったく応答しない、あるいはネ ガティブ(マイナス)な応答場所が現れた。こうした場所では 一年生の草本植物のほか、多年生の潅木も消失し、砂漠化が進行していた。雨が多い年でも地表面の植生が回復できない、い わゆる「環境レジームシフト」が発生したと推定した。2017年度は、さらに調査を進め、この発見を検証したい。また、環境レジームシフトが発生した場所でバイオエアロゾルの構成に変化があったかどうか、調べたい。
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[Journal Article] Thirs JSPS Seminar2016
Author(s)
Kai, K., M. Shinoda, J. Wu, D. Jugder, E. Munkhjargal, J. Noda (ed.)
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Journal Title
Proceeidngs of Third Seminar of the JSPS Core-to-Core Program: Collaborative Research between Mongolia, China and Japan on Outbreaks of Asian Dust and Environmental Regime Shift
Volume: 3
Pages: 1-75
Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Evaluation of the toxicity of a Kosa (Asian duststorm) event from view of food poisoning: observation of Kosa cloud behavior and real-time PCR analyses of Kosa bioaerosols during May 2011 in Kanazawa, Japan2016
Author(s)
Kobayashi, F., K. Iwata, T. Maki, M. Kakikawa, T. Higashi, M. Yamada, T.Ichinose, Y. Iwasaka
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Journal Title
Air Quality, Atmosphere and Health
Volume: 9(1)
Pages: 3-14
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Atmospheric bioaerosols originating from Adelie penguins (Pygoscelis adeliae): ecological observations of airborne bacteria at Hukuro Cove, Langhovde, Antarctica2016
Author(s)
Kobayashi, F., T. Maki, M. Kakikawa, T. Noda, H. Mitamura, A. Takahashi, S. Imura, Y. Iwasaka
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Journal Title
Polar Science
Volume: 10(1)
Pages: 71-78
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Variations in the structure of airborne bacterial communities in Tsogt-Ovoo of Gobi Desert area during dust events2016
Author(s)
Maki, T., Y. Kurosaki, K. Onishi, K.C. Lee, S.B. Pointing, D. Jugder, N. Yamanaka, H. Hasegawa, M. Shinoda
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Journal Title
Air Quality, Atmosphere and Health
Volume: 10(3)
Pages: 249-260
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Atmospheric aerosol deposition influences marine microbial communities in oligotrophic surface waters of the western Pacific Ocean2016
Author(s)
Maki, T., A. Ishikawa, T. Mastunaga, S.B. Pointing, Y. Saito, T. Kasai, K. Watanabe, K. Aoki, A. Horiuchi, K.C. Lee, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
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Journal Title
Deep-Sea Research Part I
Volume: 118
Pages: 37-45
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Variations of airborne bacterial communities at high altitudes in response dust events, over Asian-dust downwind area (Japan)2016
Author(s)
Maki, T., K. Hara, A. Iwata, K.C. Lee, K. Kawai, K. Kai, F. Kobayashi, S.B. Pointing, S. Archer, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics Discussion
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] History and applications of dust devil studies2016
Author(s)
Lorenz, R. D., M. R. Balme, Z. Gu, H. Kahanpaa, M. Klose, M. V.Kurgansky, M. R. Patel, D. Reiss, A. P. Rossi, A. Spiga, T. Takemi, W. Wei
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Journal Title
Space Science Reviews
Volume: 203
Pages: 5-37
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Dust devil formation2016
Author(s)
Rafkin, S., B. Jemmett-Smith, L. Fenton, R. Lorenz, T. Takemi, J. Ito, D.Tyler
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Journal Title
Space Science Reviews
Volume: 203
Pages: 183-207
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Large-eddy simulations of dust devils and convective vortices2016
Author(s)
Spiga, A., E. Barth, Z. Gu, F. Hoffmann, J. Ito, B. Jemmett-Smith, M. Klose, S. Nishizawa, S. Raasch, S. Rafkin, T. Takemi, D. Tyker, W. Wei
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Journal Title
Space Science Reviews
Volume: 203
Pages: 245-275
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Polarization properties of aerosol particles over western Japan: classification, seasonal variation, and implications for air quality2016
Author(s)
Pan, X., I. Uno, Y. Hara, K. Osada, S. Yamamoto, Zh. Wang, N. Sugimoto, H. Kobayashi, Z. Wang
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Journal Title
Atmos. Chem. Phys.
Volume: 16
Pages: 9863-9873
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Aerosol and monsoon climate interactions over Asia2016
Author(s)
Li Z., Lau W.K.M., Ramanathan V., Wu G., Ding Y., Manoj M.G., Liu J., Qian Y., Li J., Zhou T., Fan J., Rosenfeld D., Ming Y., Wang Y., Huang J., Wang B., Xu X., Lee S.S., Cribb M., Zhang F., Yang X., Zhao C., Takemura T., Wang K., Xia X., Yin Y., Zhang H., Guo J., Zhai P.M., Sugimoto N., Babu S.S., Brasseur G.P.
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Journal Title
Reviews of Geophysics
Volume: 54
Pages: 866-929
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Horizontal and Vertical Distributions of Asian Dust in Arid area, Mongolia2016
Author(s)
Minamoto, Y., K. Ohara1, K. Kawai, J. Noda, T. Maki, E. Davaanyam, K. Kai
Organizer
Third JSPS Seminar
Place of Presentation
Puma Imperial Hotel, Ulaanbaatar, Mongolia
Year and Date
2016-08-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Origins of airborne bacterial communities in bioaerosols transported from Gobi Desert area by dust events2016
Author(s)
Maki, T., Y. Kurosaki, K. Onishi, F. Kobayashi, K. Kai, K. Lee, S. Pointing, D. Jugder, M. Shinoda, Y. Iwasaka
Organizer
Third JSPS Seminar
Place of Presentation
Puma Imperial Hotel, Ulaanbaatar, Mongolia
Year and Date
2016-08-09
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Overview of Intensive Observation Periods (IOP) of Asian Dust and Environmental Regime Shift under the Cooperation between Mongolia, China and Japan2016
Author(s)
Kai, K., K. Kawai, T. Maki, J. Noda, E. Davaanyam, D. Jugder, B. Batbayar, N. Sugimoto, B. Hoshino, H. Zhou, Z. Huang, J. Huang
Organizer
Third JSPS Seminar
Place of Presentation
Puma Imperial Hotel, Ulaanbaatar, Mongolia
Year and Date
2016-08-08
Int'l Joint Research
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[Presentation] Continuous Ceilometer Observation of the Dust Layers over the Gobi Desert in Mongolia2016
Author(s)
Kai, K., Y. Nishio, K. Kawai, T. Maki, J. Noda, B. Hoshino, N. Sugimoto, E. Munkhjargal, D. Jugder, D. Batdorj
Organizer
AOGS 2016
Place of Presentation
National Convention Center Grand Hotel, Beijing
Year and Date
2016-08-04
Int'l Joint Research
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[Presentation] Structure of double dust layers over the Gobi Desert - Preliminary IOP of JSPS Core-to-Core Program -2016
Author(s)
Kai, K., Y. Nishio, K. Kawai, T. Maki, J. Noda, B. Hoshino, N. Sugimoto , E. Munkhjargal, D. Jugder, D. Batdorj
Organizer
International Conference on Atmospheric dust 119
Place of Presentation
Taranto, Italy
Year and Date
2016-06-16
Int'l Joint Research / Invited
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