2014 Fiscal Year Annual Research Report
放射性核種トレーサーのアンサンブルデータ同化と移流拡散沈着過程の高精度解析
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24340115
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
関山 剛 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (90354498)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五十嵐 康人 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 室長 (90343897)
眞木 貴史 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 室長 (50514973)
出牛 真 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (00354499)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | データ同化 / シミュレーション / 大気化学 / 気象学 / 原子力事故 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では非静力学領域気象モデルと放射性核種トレーサーモデルを最新のデータ同化スキーム（アンサンブル・カルマン・フィルタ）と組み合わせることによって、2011年3月の気象条件（風や降水量）と原発事故汚染との関係を気象学的に調べようとしている。
本年度は、膨大な気象観測データを気象モデルに同化することによって、異なった水平解像度の気象解析値（15km、3km、500mの三種類）を独自に作成し、気象解析値の解像度と環境汚染シミュレーションの再現精度との関係を調べることに成功した。これまで海外で行われた福島原発事故大気汚染の数値実験ではモデル解像度が15kmよりも粗いものが多かった。一方、国内の研究では3km程度の解像度のものが多かったが、福島県内の地形は非常に複雑で、詳細な大気汚染解析には最低でも500m程度の解像度が必要ではないかとの声もあった。モデルシミュレーションに必要な計算機資源は解像度に強く依存しており（解像度が2倍になれば資源は10倍程度必要）、どの程度の解像度で必要十分なシミュレーション精度が得られるのかは本来必須の情報である。しかしこれまで福島原発事故に限らず大気環境汚染シミュレーションにおいて解像度依存性に関する調査はほとんど行われてこなかった。本研究では、福島県内において3kmの解像度があれば500mと遜色ない計算結果が得られるが、15km程度の解像度ではホットスポットの形成が全く再現できないことが示された。この研究成果は独創的かつ非常に有用な知見であるとして、日本気象学会英文誌JMSJに論文が掲載された。
ここで得られた知見と研究に用いたデータ同化システムは、次年度に予定している放射性核種濃度のデータ同化解析に活かされる予定である。また、放射性核種トレーサーモデル自体の改良も順調に進んでおり、改良されたモデルによってさらなる高精度解析を目指す。
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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
エアロゾル（本研究の場合、すなわち放射性トレーサー）の移流拡散沈着過程について世界初の詳細なアンサンブルシミュレーション解析を行い、米国地球物理学連合機関誌に論文を投稿した。また、非静力学領域気象化学輸送モデルNHM-Chemを用いた物質濃度データ同化システム開発も順調に進んでおり、本研究課題の最終目標である放射性トレーサー観測データの同化実験およびその同化結果を用いたデータ解析が最終年度に実施可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
詳細なアンサンブルシミュレーション解析に成功した放射性トレーサーモデルを活用して、最終年度はアンサンブルデータ同化実験を実施する予定である。モデルおよびデータ同化システムの開発には既に成功しており、あとは事故発生当時の観測データを可能な限り数多く入手することが課題である。幸い、環境省が地方自治体に委託している大気汚染観測（そらまめ君）ネットワークの膨大なエアロゾルサンプルから事故当時の大気Cs-137濃度を測定する事業が進められており、そのデータを入手する計画である。
データ同化システムの改良に当たっては、日本学術振興会日仏交流促進事業SAKURAプログラム「原発事故により大気中に放出される放射性物質の動態モデルに関する技術交流（H26-28）」を通じてフランス放射線防護原子力安全研究所（IRSN）シミュレーションモデル開発グループの協力も得られることになり、放射性物質観測データの品質チェック及び物理量変換処理に彼らの技術を活かしたい。
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| Causes of Carryover |
次年度4月中旬に開催される国際学会（欧州地球科学連合総会、開催地：ウィーン）に参加するための旅費および参加登録料を日本における年度切り替え時期においても滞りなく支出可能にするため、前年度に受領した助成金からその予算を確保し、繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
4月中旬の国際学会（欧州地球科学連合総会、開催地：ウィーン）への参加を取り止め、その参加のために繰り越していた助成金を6月中旬～7月上旬にチェコおよびフランスで開催される国際学会および研究会議への出張旅費の一部として充当する計画である。
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[Journal Article] Detailed source term estimation of the atmospheric release for the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident by coupling simulations of atmospheric dispersion model with improved deposition scheme and oceanic dispersion model2015
Author(s)
Katata, G., M. Chino, T. Kobayashi, H. Terada, M. Ota, H. Nagai, M. Kajino, R. Draxler, M. C. Hort, A. Malo, T. Torii and Y. Sanada
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Journal Title
Atmos. Chem. Phys.
Volume: 15
Pages: 1029-1070
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] World Meteorological Organization’s Evaluation of the RadionuclideDispersion and Deposition from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident2015
Author(s)
Draxler, R., D. Arnold, S. Galmarini, M. Hort, A. Jones , S. Leadbetter, A. Malo, C. Maurer, G. Rolph, K. Saito, R. Servranckx, T. Shimbori, E. Solazzo and G. Wotawa
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Journal Title
Journal of Environmental Radioactivity
Volume: 139
Pages: 172-184
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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