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

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24340115
• Research Institution: Japan, Meteorological Research Institute
• 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 眞木 貴史 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 室長 (50514973) ; 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)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 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

Outline of Annual Research Achievements

本研究において過去3年間で開発を進めた数値シミュレーションモデル（気象庁の天気予報モデルと化学輸送モデルを組み合わせたもの）とデータ同化システム（データ同化とは観測データと数値モデル計算結果を数学的処理によって融合し、大気全体の状態を最尤推定する技術である；本研究ではアンサンブルカルマンフィルターと気象庁現業データセット、それに加えてAMeDAS等の観測値によってシステムを構築した）を用いて以下の研究結果を得た。
（１）データ同化システムによって気象場（風・気温・気圧・湿度等）のアンサンブルメンバーを20通り作成し、その気象場を使うことによってエアロゾル（Cs-137を含む硫酸塩）の移流拡散沈着シミュレーションを20通り実施した。その結果、移流拡散沈着シミュレーションの誤差は気象場の誤差に比べて短時間で遙かに大きく成長する傾向があることが判明した。これは風の小さな誤差が移流拡散において積算され、放出源から遠く離れた場所では物質濃度に大きな誤差を生み出しているためと考えられる。（２）ここで作成した気象場アンサンブルの平均値（解像度3km）を気象庁メソ解析値（解像度5kmのGPV）と比較したところ、2011年3月の地表面Cs-137濃度再現性能に関して、アンサンブル平均値の方が気象庁GPVよりも有意に高精度であることが確認された。
原子力事故の放出物質に限らず、大気汚染物質やエアロゾルの移流拡散シミュレーションにおいて本研究ほど詳細なアンサンブル解析を行った例はこれまでなく、世界初の例だと考えられる。気象予報分野ではすでに一般的に用いられているアンサンブル解析の手法を物質循環研究に応用する先鞭となったと言えよう。ここで得られた移流拡散シミュレーションのアンサンブル解析結果は将来的に放射性物質の予測警戒システムを構築・改良する際に重要な基礎資料となるはずである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フランス放射線防護原子力安全研究所（IRSN）(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: フランス放射線防護原子力安全研究所（IRSN）
• [Journal Article] Data Assimilation of Himawari-8 Aerosol Observations: Asian Dust Forecast in June 2015 (2016)
  • Author(s): Sekiyama, T. T.,K. Yumimoto, T. Y. Tanaka, T. Nagao, M. Kikuchi, and H. Murakami
  • Journal Title: SOLA Volume: 12 Pages: 86-90
  • DOI: 10.2151/sola.2016-020
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 気象庁非静力学モデルの現業化とメソスケール気象予測の高度化研究 (2016)
  • Author(s): 斉藤和雄
  • Journal Title: 天気 Volume: 63 Pages: 69-94
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Use of a size-resolved 1-D resuspension scheme to evaluate resuspended radioactive material associated with mineral dust particles from the ground surface (2016)
  • Author(s): Ishizuka, M., M. Mikami, T. Y. Tanaka, Y. Igarashi, K. Kita, Y. Yamada, N. Yoshida, S. Toyoda, Y. Satou, T. Kinase, K. Ninomiya, and A. Shinohara
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2015.12.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plutonium, 137Cs and uranium isotopes in Mongolian surface soils (2016)
  • Author(s): Hirose, K., Y. Kikawada, Y. Igarashi, H. Fujiwara, D. Jugder, Y. Matsumoto, T. Oi, and M. Nomura
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.01.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transport of Tropospheric and Stratospheric Ozone over India: Balloon-borne Observations and Modeling Analysis (2016)
  • Author(s): Sinha, P. R., L. K. Sahu, R. K. Manchanda, V. Sheel, M. Deushi, M. Kajino, M. G. Schultz, N. Nagendra, P. Kumar, D. B. Trivedi, S. K. Koli, S. K. Peshin, Y. V. Swamy, C. G. Tzanis, and S. Sreenivasan
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 131 Pages: 228-242
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.02.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 134Cs and 137Cs in the North Pacific Ocean derived from the March 2011 TEPCO Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident, Japan. Part Two: Estimation of 134Cs and 137Cs inventories in the North Pacific Ocean (2016)
  • Author(s): Aoyama, M., M. Kajino, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, D. Tsumune, T. Tsubono, Y. Hamajima, Y. Inomata, and T. Gamo
  • Journal Title: J. Oceanogr. Volume: 72 Pages: 67-76
  • DOI: 10.1007/s10872-015-0332-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Contribution of JMA to the WMO Technical Task Team on Meteorological Analyses for Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident and Relevant Atmospheric Transport Modeling at MRI. Tech. Rep. MRI (2015)
  • Author(s): Saito, K., T. Shimbori, R. Draxler, T. Hara, T. Toyoda, Y. Honda, K. Nagata, T. Fujita, M. Sakamoto, T. Kato, M. Kajino, T.T. Sekiyama, T.Y. Tanaka, T. Maki, H. Terada, M. Chino, T. Iwasaki, M.C. Hort, S.J. Leadbetter, G. Wotawa, D. Arnold, C. Maurer, A. Malo, R. Servranckx, and P. Chen
  • Journal Title: 気象研究所技術報告 Volume: 76 Pages: 1-230
  • DOI: 10.11483/mritechrepo.76
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A model validation study of the washout/rainout contribution of sulfate and nitrate in wet deposition compared with precipitation chemistry data in Japan (2015)
  • Author(s): Kajino, M. and M. Aikawa
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 117 Pages: 124-134
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.06.042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atmospheric radioactivity over Tsukuba, Japan: A summary of three years of observations after the FDNPP Accident (2015)
  • Author(s): Igarashi, Y., M. Kajino, Y. Zaizen, K. Adachi, and M. Mikami
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 2 Pages: 44
  • DOI: 10.1186/s40645-015-0066-1
  • Peer Reviewed
• [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 model (2015)
  • 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
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 15 Pages: 1029-1070
  • DOI: 10.5194/acp-15-1029-2015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Temporal changes in dissolved 137Cs concentrations in groundwater and stream water in Fukushima after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident (2015)
  • Author(s): Iwagami, S., M. Tsujimura, Y. Onda, M. Nishino, R. Konuma, Y. Abe, M. Hada, I. Pun, A. Sakaguchi, H. Kondo, M. Yamamoto, Y. Miyata, and Y. Igarashi
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2015.03.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 原発事故からの放射性セシウムの物理・化学性状 (2015)
  • Author(s): 五十嵐康人
  • Organizer: 日本放射線安全管理学会第１４回学術大会
  • Place of Presentation: 筑波大学（つくば市）
  • Year and Date: 2015-12-02
  • Invited
• [Presentation] Challenges of High Time Resolution Direct Observation of Aerosol Metal Elements in the Field by Using Gas-Conversion ICP-MS II (2015)
  • Author(s): 3.Igarashi Y., K. Nishiguchi, H. Hagino, T. Kinase and K. Kita
  • Organizer: The 13th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality (ASAAQ2015)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議センター（神戸市）
  • Year and Date: 2015-11-01 – 2015-11-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ICP-MS 直接エアロゾル元素分析による野外観測の試み (2015)
  • Author(s): 五十嵐康人，西口講平，萩野浩之，木名瀬健，北和之
  • Organizer: 2015年度日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（横浜市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] Trials for Electron-Microscopic Aerosol Database II (2015)
  • Author(s): Igarashi Y., K. Adachi, Y. Zaizen, M. Kajino
  • Organizer: 9th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: 金沢東急ホテル（金沢市）
  • Year and Date: 2015-06-24 – 2015-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Challenges of High Time Resolution Direct Observation of Aerosol Metal Elements in the Field by Using Gas-Conversion ICP-MS (2015)
  • Author(s): Igarashi Y., K. Nishiguchi, K. Kita
  • Organizer: 9th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: 金沢東急ホテル（金沢市）
  • Year and Date: 2015-06-24 – 2015-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atmospheric Radio-Sr and -Cs Depositions at Mt. Haruna (2015)
  • Author(s): Igarashi Y., Zaizen Y., Adachi K., Kajino M.
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉市）
  • Year and Date: 2015-05-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ２０１１年３月事故初期の大気中放射性Csの物理・化学性状 (2015)
  • Author(s): 五十嵐康人，足立光司，梶野瑞王，財前祐二，阿部善也，飯澤勇信，中井泉，佐藤志彦，末木啓介
  • Organizer: 日本気象学会2015年度春季大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（つくば市）
  • Year and Date: 2015-05-21
• [Presentation] Atmospheric Radionuclides from the FDNPP Accident-Four years Observations in Tsukuba, Japan (2015)
  • Author(s): Igarashi Y., M. Kajino, Y. Zaizen, K. Adachi and M. Mikami
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly 2015
  • Place of Presentation: Vienna（Austria）
  • Year and Date: 2015-04-17
  • Int'l Joint Research