2019 Fiscal Year Research-status Report
A study of spatio-temporal changes of aerosols and trace gases in South America by utilizing the SAVER-Net observing network
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18KK0289
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
水野 亮 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80212231)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 智明 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, 室長 (10462491)
神 慶孝 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, 研究員 (30749718)
弓本 桂也 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (50607786)
長濱 智生 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (70377779)
秋吉 英治 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 室長 (80211697)
杉田 考史 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (90312230)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2024-03-31
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| Keywords | エアロゾル / ライダー観測網 / オゾンホール / 同化予測モデル / ミリ波大気分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は、エアロゾル観測網およびオゾン観測装置群の故障が目立ちその復旧に時間を要した。エアロゾルライダーに関しては、レーザーの故障等により2019年5月後半の時点でチリのライダーのみが稼働している状況に陥った。限られた数でも成果が得られるように復旧作業の優先順位をつけ、まず現地研究者が行える修理からはじめ、2020年2月には分担者の神が現地に出張し集中的に作業を行うことで、年度末の段階でAeroparque、Corodba、Neuquen、Comodoro、Punta Arenasの５台が順調に稼働している状況にまで改善できた。オゾン観測装置群では、故障した低温冷凍機用の冷却水チラーのポンプ交換を行なった。タンク内を洗浄し、原因と考えられた不純物を完全に除去して再稼働を開始したが、２週間後に再びポンプが動かなくなった。これまで３回の故障が停電直後に発生していたため、電気系統の不具合も視野に入れて再度メーカーと原因の絞り込みを行ない再修理の準備をした。観測・解析面においては、2019年の8月にはアマゾン森林火災、2020年1月にはオーストラリアの大規模な森林火災が起源と考えられるエアロゾルイベントを捉えることができた。オゾン予測では、MIROC3.2化学気候モデルを用いて気温、水平風速、オゾンの観測データを同化した初期値を使った南米南端部のオゾン予測を行った。2009年９月下旬～10月上旬の伸張した南極渦によるオゾンホールのケースでは予測と実測値がよい一致を示したが、11月の南極渦崩壊に伴い南米南端方面へ移動したケースでは、モデルの予測開始日によって結果が大きくばらついた。後者についてさらに力学解析を行なった結果、予測がずれた時はプラネタリー波の振幅が小さく極渦の変形が小さかったことがわかり、今後この力学場の違いを生じた原因についてさらに解析を進めることとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要でも述べたように、観測機器の故障に伴い地上観測データの取得が期待どおりに進展しなかったため、「計画よりやや遅れている」とした。エアロゾルライダーについては、あらかじめ現地から報告を受けていた情報をもとに準備を行い対処に赴いたものの、現地で新たに故障が見つかったものがあった。また、相手国側が設計製作した部分で、構造上経年劣化が避けられないところがあることも明らかになった。相手国側の研究者の設計は、観測所の観測要員が定期的にメンテナンスを行えば非常に高いスペックを達成できるものである。開発当初の説明では、観測所には十分なスキルの要員が配備されるとのことであったが、いくつかの観測所では必ずしも期待どおりに保守がなされず経年変化を招くこととなった。そこで、日本側が東アジアに展開しているメンテナンスフリーのAD-Netの設計思想に基づき、光学系システムを抜本的に改良する検討を進めている。ミリ波分光計に関しては、日本国内のメーカーとの議論をもとに対処を行ったにもかかわらず、再開２週間後に故障が再発した。当初想定していなかった電気系の問題も含めて原因を調査し、早急に再稼働させる。
一方、モデル・解析面では着実に研究が進み、成果があがっている。オゾンに関しては、過去の観測データの解析をもとに力学解析を行い、どのようなプロセスがより予測の確度に強い影響を与えているかの理解が大きく進んだ。また、エアロゾルでは、稼働しているライダーにより昨年末から今年の初頭にかけてのオーストラリア大規模な森林火災起源のエアロゾルが検出できた等の成果があがっている、今後地球規模のグローバルなエアロゾル輸送の理解に向け、南米地域の貴重で重要な観測データとなると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
データ解析およびモデル関係の研究は順調に進捗している。研究を進める中でいくつか想定外の結果もでてきたが、それらを新たな課題として原因を追求し、解決することで着実に成果をあげている。エアロゾルに関しては、昨年度発生したオーストラリアの大規模森林火災の同化予測とライダー観測結果の比較検証が、今後の同化モデル開発をより発展させるための非常によいテストケースとなると考えられ、2021年度以降しっかりと解析を進めていきたい。
観測装置の安定運用が依然として重要な課題である。政権が交代して相手国の経済状況も好転の兆しを見せ、科学研究にも経費が配分されるようになりつつあるが、全世界を巻き込んでいるコロナ禍により日本からの渡航および相手国内での移動が制限され、新たな問題となっている。実際、ミリ波観測では2020年5月に電気系とポンプの修理部品を持って渡航し、故障対応を行い、観測を再開させる予定であったが、コロナのために渡航できず現地作業をいつ再開できるか不透明な状態が続いている。エアロゾルライダーについても同様の状況で、まだ未対応の４台のライダーの再開の見通しが立たない。少なくとも半年ほどは現地作業が遅れそうな状況であるが、現地との連絡を密にし、現地の状況を把握し、コロナ禍が一段落し現地作業が再開できる状況になった時点で一気に遅れを取り戻すことができるよう、国内で可能な限り想定できるケーススタディーを行い、万全の状態で現地観測の再開を進めたいと考えている。
2020年度は、コロナ禍の影響が比較的少ないデータ解析およびモデル関係の研究を着実に伸ばし、2021年度以降はコロナ禍の終息を待って完全に復旧した観測網からのデータを活用して計画の遅れを取り戻したい。
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| Causes of Carryover |
年度末に予定していた出張がコロナ感染拡大の影響でキャンセルになったため生じた。
次年度の旅費あるいは消耗品費に合算して使用する予定である。
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Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Chlorine partitioning near the polar vortex edge observed with ground-based FTIR and satellites at Syowa Station, Antarctica2020
Author(s)
Nakajima, H., I. Murata, Y. Nagahama, H. Akiyoshi, K. Saeki, T. Kinase, M. Takeda, Y. Tomikawa, E. Dupuy, and N. B. Jones
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics
Volume: 20
Pages: 1043-1074
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evaluation of a multi-model, multi-constituent assimilation framework for tropospheric chemical reanalysis2020
Author(s)
Miyazaki, K., Bowman, K. W., Yumimoto, K., Walker, T., and Sudo, K.
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics
Volume: 20
Pages: 931-967
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Inverse estimation of NOx emissions over China and India 2005_2016: contrasting recent trends and future perspectives2019
Author(s)
Itahashi, S., Yumimoto, K., Kurokawa, J, Morino, Y., Nagashima, T., Miyazaki, K., Maki, T., and Ohara, T.
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Journal Title
Environmental Research Letters
Volume: 14
Pages: 124020
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The effect of atmospheric nudging on the stratospheric residual circulation in chemistry-climate models2019
Author(s)
Chrysanthou, A., A. C. Maycock, M. P. Chipperfield, S. Dhomse, H. Garny, D. Kinnison, H. Akiyoshi, M. Deushi, R. R. Garcia, P. J_ckel, O. Kirner, G. Pitari, D. A. Plummer, L. Revell, E. Rozanov, A. Stenke, T. Y. Tanaka, D. Visioni, and Y. Yamashita
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics
Volume: 19
Pages: 11559-11586
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The SPARC water vapour assessment II: profile-to-profile comparisons of stratospheric and lower mesospheric water vapour data sets obtained from satellites2019
Author(s)
Lossow S., Khosrawi F., Kiefer M., Walker K.A., Bertaux J.L., Blanot L., Russell J.M., Remsberg E.E., Gille J.C., Sugita T., Sioris C.E., Dinelli B.M., Papandrea E., Raspollini P., Garcia-Comas M., Stiller G.P., Von Clarmann T., Dudhia A., Read W.G., Nedoluha G.E., Damadeo R.P., Zawodny J.M., Weigel K., 他14名
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Journal Title
Atmospheric Measurement Techniques
Volume: 12
Pages: 2693-2732
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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