International Observation of Asian Dust and Environmental Regime shift over the Source Regions

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02703
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 甲斐 憲次 茨城大学, 教育学部, 特任教授 (50214242)
• 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) ; 篠田 雅人 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (30211957) ; 山口 靖 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (80283472) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508) ; 河合 慶 名古屋大学, 環境学研究科, 研究員 (60823268)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: アジアダスト / バイオエアロゾル / 環境レジームシフト

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に、発生源地域のモンゴル草原・ゴビ砂漠において、春季と夏季に集中観測（IOP-2018）を実施した。
IOP-2018春季では、モンゴル草原が広がるウランバートル周辺から南部のゴビ砂漠・ダランザドガドまでの600kmを自動車で移動観測し、ダスト特性の水平分布と植生分布の関係を調べた。ダランザドガド気象台では、シーロメーター上部に斜め45度のミラーを設置して水平観測を行い、重なり関数の補正を試みた。この補正により、シーロメーターによる地上付近のダスト鉛直分布の観測精度の向上が期待できる。
IOP-2018夏季では、ダランザドガド気象台にて、ダスト係留気球を用いて高高度（300-500m）に浮遊するアジアダストを採取した。同時に、ラジオソンデとシーロメーターを用いて、気象要素とダスト量（ダスト後方散乱係数）の鉛直分布を観測した。アジアダストに含まれるバイオエアロゾルの分析を行い、環境レジームシフトを引きおこすダストの性状を解析した。
データの再検討を行った結果、環境レジームシフトとの関連を調べるためには、春季に集中観測を行う必要があるとの結論を得た。そのため、平成30年度科研費の一部を令和元年度に繰り越し、高高度におけるアジアダストとバイオエアロゾルの観測（IOP-2019)を春季に行うこととした。
IOP－2019春季は、強風のため、ダスト係留気球を高度500mまで上げることができなかったが、高度100mまでのデータは得ることができた。夏季に再度挑戦したが、ダランザドガド気象台の水素ガス作成装置の故障があり、ダスト係留気球の観測ができなかった。その結果、令和元年の春季に得られた高度100mまでのデータと平成30年の夏季に得られた高度500mまでのデータを用いて、バイオエアロゾルと環境レジームシフトの解析を進めた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

本科研費で、アジアダスト・バイオエアロゾル・環境レジームシフトに関する国際共同研究を推進するために、WEBページを開設した。国際ワー クショップを2017年11月3日－5日、名古屋大学環境総合館で開催した。参加者は7カ国（中国、モンゴル、イギリス、スペイン、ドイツ、チュニジア 、ニュージーランド）、50名で、計41件の論文が発表された。2018年以降も引き続き、研究交流を行っている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] モンゴル情報・気象水文環境研究所/モンゴル気象環境監視庁/モンゴル国立大学(モンゴル)
  • Country Name: MONGOLIA
  • Counterpart Institution: モンゴル情報・気象水文環境研究所/モンゴル気象環境監視庁/モンゴル国立大学
• [Int'l Joint Research] 蘭州大学大気科学研究院/中国科学院新疆生態地理研究所/中国科学院大気物理研究所(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 蘭州大学大気科学研究院/中国科学院新疆生態地理研究所/中国科学院大気物理研究所
• [Int'l Joint Research] ライプニッツ対流圏研究所/ケルン大学地球物理学・気象学教室(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ライプニッツ対流圏研究所/ケルン大学地球物理学・気象学教室
• [Int'l Joint Research] NASAラングレー研究センター(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NASAラングレー研究センター
• [Journal Article] 特集 エアロゾル計測Ⅰ アジアダストのライダー観測 (2020)
  • Author(s): 甲斐憲次
  • Journal Title: レーザセンシング学会誌 Volume: 1（１） Pages: 29-42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ceilometer observation of a dust event in the Gobi Desert on 29-30 April 2015: Arrival of a developed dust storm and trapping of dust within an inversion layer (2019)
  • Author(s): Kawai, K., Y. Nishio, K. Kai, J. Noda, E. Munkhjargal, M. Shinoda, N. Sugimoto, A. Shimizu, E. Davaanyam, D. Batdorj
  • Journal Title: SOLA Volume: 15 Pages: 52-56
  • DOI: https://doi.org/10.2151/sola.2019-011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] アジアダストと環境レジームシフトに関する国際共同研究 (2019)
  • Author(s): 甲斐憲次
  • Journal Title: 科学 Volume: 89(2) Pages: 148-150
• [Journal Article] Aeolian dispersal of bacteria associated with desert dust and anthropogenic particles over continental and oceanic surfaces (2019)
  • Author(s): Maki,T., K. C. Lee, K. Kawai, K. Onishi, C. S. Hon, Y. Kurosaki, M. Shinoda, K. Kai, Y.Iwasaka, S. Archer, D. Lacap-Bugler, H. Hasegawa, S.B. Pointing
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 124 Pages: 5579-5588
  • DOI: 10.1029/2018JD029597
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Vertical distributions of airborne microorganisms over Asian dust source region of Taklimakan and Gobi Desert (2019)
  • Author(s): Maki, T., B. Chen, K. Kai, K. Kawai, K. Fujita, K. Ohara, F. Kobayashi, E. Davaanyam, J. Noda, Y. Minamoto, G. Shi, H. Hasegawa, and Y. Iwasaka
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 214 Pages: 116848
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.116848
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Northeast Asian dust transport: A case study of a dust storm event from 28 March to 2 April 2012 (2019)
  • Author(s): Purevsuren, T., D. Jugder, K. Baba, K. Hagiwara, J. Noda, K. Kawai, G. Sumiya, C. McCarthy, K. Kai, B. Hoshino
  • Journal Title: Atmosphere Volume: 10(2) Pages: 1-16
  • DOI: 10.3390/atmos10020069
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lidar network observation of dust layer development over the Gobi Desert in association with a cold frontal system on 22-23 May 2013 (2018)
  • Author(s): Kawai, K., K. Kai, Y. Jin, N. Sugimoto, D. Batdorj
  • Journal Title: Journal of the Meteorological Society of Japan Volume: 96 Pages: 255-268
  • DOI: https://doi.org/10.2151/jmsj.2018-023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Evaluation of ceilometer attenuated backscattering coefficients for aerosol profile measurement (2018)
  • Author(s): Jin, Y., N. Sugimoto, A. Shimizu, T. Nishizawa, K. Kai, K. Kawai, A. Yamazaki, M. Sakurai, H. Wille
  • Journal Title: Journal of Applied Remote Sensing Volume: 12 Pages: 042604
  • DOI: https://doi.org/10.1117/1.JRS.12.042604
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of different grazing systems on aboveground biomass and plant species dominance in typical Chinese and Mongolian steppes (2018)
  • Author(s): Na, Y., J. Li, B. Hoshino, S. Bao, F. Qin
  • Journal Title: Sustainability Volume: 10(12) Pages: 1-14
  • DOI: 10.3390/su10124753
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Assessing local indigenous knowledge and information sources on biodiversity, Conservation and protected area management at Khuvsgol Lake National Park, Mongolia (2018)
  • Author(s): McCarthy, C., H. Shinjo, B. Hoshino, E. Enkhjargal,
  • Journal Title: Land Volume: 7(4) Pages: 1-11
  • DOI: 10.3390/land7040117
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dection of dry lake beds formation and estimate of environmental regime shift in semi-arid region (2018)
  • Author(s): Hoshino, B., Y. Sofue, Y. Demura, T. Purevsuren, M. Kubibayashi, K. Baba, E. Zoliargal, K. Hagiwara, J. Noda, K. Kawano, O. Karthaus, K. Kai
  • Journal Title: . Arid Land Studies Volume: 28-S Pages: 109-113
  • DOI: https://doi.org/10.14976/jals.28.S_109
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Studies on the forest dieback phenomenon in a semi-arid region using remotely sensed data (2018)
  • Author(s): Hoshino, B., T. Sasamura, A. Sugimoto, T. Tserendulam, U. Ganbold, C. McCarthy, M. Kaneko
  • Journal Title: IEEE Explore Volume: 2018 Pages: 5236-5239
  • DOI: 10.1109/IGARSS.2018.8518612
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Relative importance of climatic and anthropogenic drivers on the dynamics of aboveground biomass across agro-ecological zones on the Mongolian Plateau (2018)
  • Author(s): Zhou, X. and Y. Yamaguchi
  • Journal Title: Sustainability Volume: 10(10) Pages: 3435
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] シーロメーターを用いたゴビ砂漠におけるダスト鉛直分布の連続観測 (2019)
  • Author(s): 河合慶, 甲斐憲次, E. Davaanyam, D. Batdorj
  • Organizer: 第12回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] バイオエアロゾルに含まれる微生物の希釈分離培養とその系統分類学的解析 (2019)
  • Author(s): 藤田達之, 牧輝弥, 松葉悠真, 大川雄輝, 甲斐憲次, 河合慶, 青木一真, 岩坂泰信
  • Organizer: 第12回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] シーロメーターの水平観測による重なり関数の補正（その１） (2019)
  • Author(s): 河合慶, 神慶孝, 甲斐憲次, 杉本伸夫, A. Batbold, E. Davaanyam
  • Organizer: 第23回大気ライダー研究会
• [Presentation] 中国内モンゴル自治区・ホルチン砂地でのアジアダストの発生と環境変遷 (2019)
  • Author(s): 甲斐憲次, 源祐輝, 中村晃太朗, 河合慶, 王敏叡, 小原一真
  • Organizer: 日本地理学会2019年春季学術大会
• [Presentation] Large-scale dust event in East Asia, as revealed by the Himawari-8 DUST RGB, lidar network observations, and field survey (2019)
  • Author(s): Kai, K., Y. Minamoto, K. Nakamura, M. Wang, K. Kawai, K. Ohara, J. Noda,T. Maki, E. Davaanyam, N. Sugimoto
  • Organizer: Central Asian Dust Conference (CADUC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Horizontal and vertical structure of large-scale dust event in East Asia in May 2017: Analyses of Himawari-8 Dust RGB, CALIOP, and round-based observations (2019)
  • Author(s): Kai, K., Y. Minamoto, K. Nakamura, M. Wang, K. Kawai, K. Ohara, J. Noda, T. Maki, E. Davaanyam, N. Sugimoto
  • Organizer: the 29th International Laser Radar Conference (ILRC29)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Occurrence of micro-meso scale dust storms and its relationship to the vegetation and topography in Mongolian grassland and Gobi Desert (2019)
  • Author(s): Kai, K., K. Kawai, T. Maki, J. Noda,
  • Organizer: JpGU Meeting 2019
• [Presentation] ゴビ砂漠・モンゴル草原におけるダストの発生と植生・地形・気象条件との関係 (2019)
  • Author(s): 甲斐憲次, 源祐輝, 河合慶, 小原一真, 中村晃太朗, 王敏叡, 能田淳, 牧輝弥, E. Davaanyam, D. Batdorj
  • Organizer: 第12回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] シーロメーターの水平観測による重なり関数の補正（その２） (2019)
  • Author(s): 河合慶, 神慶孝, 甲斐憲次, 相澤由樹, 伊藤敦哉, 杉本伸夫, A. Batbold, E. Davaanyam, E. Munkhjargal
  • Organizer: 第37回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] Variations of airborne microbial communities emitted from forest areas (2019)
  • Author(s): Maki, T.
  • Organizer: Ibaraki University-Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire (IRSN)/Japan-UK EICHI-project joint international workshop on radioactive particles
• [Presentation] 森林内を浮遊するバイオエアロゾルの群集構造変化 (2019)
  • Author(s): 牧輝弥、北和之、石塚正秀、作田裕也、保坂健太郎，岩坂泰信，五十嵐康人
  • Organizer: 第12回大気バイオエアロゾルシンポジウム
• [Presentation] 空飛ぶ納豆菌 (2019)
  • Author(s): 牧輝弥
  • Organizer: 一般社団法人ｅ教育サロン勉強会，金沢大学
• [Presentation] ゴビ砂漠のライダーネットワークが捉えた寒冷前線システムによるダストの舞い上げとその空間構造 (2018)
  • Author(s): 河合慶, 甲斐憲次, 神慶孝, 杉本伸夫, D. Batdorj
  • Organizer: 日本気象学会2018年度春季大会
• [Presentation] ひまわり8号Dust RGB画像を用いたゴビ砂漠ダストホットスポットの解析 (2018)
  • Author(s): 源祐輝, 中村晃太朗, 王敏叡, 河合慶, 小原一真, 甲斐憲次
  • Organizer: 日本気象学会2018年度春季大会
• [Presentation] 東アジアを風送されるバイオエアロゾルの細菌群集構造の変化：韓国龍仁と日本米子の比較 (2018)
  • Author(s): 牧輝弥, 大西一成, 洪天祥, 黒崎泰典, Kevin C. Lee, 河合慶, 篠田雅人, 甲斐憲次, Stephen B. Pointing, 岩坂泰信
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] ゴビ砂漠のライダーネットワークが捉えた寒冷前線システムによるダスト層の発生と発達 (2018)
  • Author(s): 河合慶, 甲斐憲次, 神慶孝, 杉本伸夫, Dashdondog Batdorj
  • Organizer: 第36回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] Characteristics of cloud base height from ceilometer measurement at Dalanzadgad, Mongolia (2018)
  • Author(s): Davaanyam, E., D. Jugder, K. Kai, K. Kawai
  • Organizer: 第36回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] 2017年5月上旬、日本列島を覆ったダストイベント―ひまわり8 号Dust RGBとライダーネットワークによる解析― (2018)
  • Author(s): 源祐輝, 中村晃太朗, 王敏叡, 河合慶, 小原一真, 能田淳, 牧輝弥, E. Davaanyam, 杉本伸夫, 甲斐憲次
  • Organizer: 第36回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] 2015年4月29～30日にゴビ砂漠で発生したダストストームのシーロメーター観測：逆転層へのダストの取り込み (2018)
  • Author(s): 河合慶, 西尾優汰, 甲斐憲次, 能田淳, 杉本伸夫, 清水厚, E. Munkhjargal, E. Davaanyam, D. Batdorj
  • Organizer: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 小型PM2.5センサーを用いたゴビ砂漠におけるダスト観測ネットワークの構築 (2018)
  • Author(s): 河合慶, A. Batbold, E. Davaanyam, 甲斐憲次, 篠田雅人, 黒崎泰典
  • Organizer: 鳥取大学乾燥地研究センター平成30年度共同研究発表会
• [Presentation] Ceilometer observation of a dust storm in the Gobi Desert on 29-30 April 2015: Trapping of dust into a capping inversion layer (2018)
  • Author(s): Kawai, K., Y. Nishio, K. Kai, J. Noda, N. Sugimoto, A
  • Organizer: 2018 AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large-scale dust event in East Asia in May 2017, as revealed by the Himawari-8 DUST RGB and lidar network observations (2018)
  • Author(s): Minamoto, Y., K. Nakamura, M. Wang, K. Kawai, K. Ohara, J. Noda, T. Maki, E. Davaanyam, N. Sugimoto, K. Kai
  • Organizer: 2018 AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東アジアを風送されるバイオエアロゾルの細菌群集構造の変化 (2018)
  • Author(s): 牧輝弥，大西一成，洪天祥，黒崎泰典，Kevin C. Lee，河合慶，甲斐憲次，篠田雅人，S.B. Pointing，岩坂泰信
  • Organizer: エアロゾル学会
• [Presentation] Long-range transported bioaerosols captured in snow cover on Mount Tateyama, Japan: Impacts of Asian-dust events on airborne bacterial dynamics relating to ice-nucleation activities (2018)
  • Author(s): Maki, T., S. Furumoto, Y. Asahi, K.C. Lee, K. Watanabe, K. Aoki, M. Murakami, T. Tajiri, and Y. Iwasaka
  • Organizer: AOGS, Hawaii, 20180605
  • Int'l Joint Research
• [Book] 黄砂をさぐる、山川修治ほか編「世界気候の事典」 (2021)
  • Author(s): 甲斐憲次
  • Total Pages: 420
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 沙漠化、山川修治ほか編「世界気候の事典」 (2021)
  • Author(s): 甲斐憲次
  • Total Pages: 420
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] Airborne Microorganisms in Antarctica: Transport, Survival and Establishment. In: Castro-Sowinski S. (eds) The Ecological Role of Micro-organisms in the Antarctic Environment (2019)
  • Author(s): King-Miaow K., K. Lee, T. Maki, D. LaCap-Bugler, S.D.J. Archer
  • Total Pages: 196
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 10.1007/978-3-030-02786-5_8
• [Book] The Long Range Transport of Bioaerosols over East Asia. In: K. Hayakawa, S. Nagao, Y. Inomata, M. Inoue, A. Matsuki Trans-Boundary Pollution in North-East Asia edited bｙ (2018)
  • Author(s): Maki, T.
  • Total Pages: 297
  • Publisher: NOVA science publishers, Inc.
  • ISBN: ISBN:978-1-53613-742-2
• [Remarks] International Collaborative Research on Asian Dust
  • URL: http://kailab.edu.ibaraki.ac.jp/kaken_abe/html/members.html