2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26241003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小池 真 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00225343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷本 陽一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (00291568)
中村 尚 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10251406)
松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508)
大島 長 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (50590064)
中島 孝 東海大学, 情報理工学部, 教授 (70408029)
中村 卓司 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (40217857)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | エアロゾル / 雲物理 / 数値モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エアロゾルの雲への影響（エアロゾルの間接効果）は、気候変動を引き起こす有効放射強制力の最大不確定要因である。この不確定性を克服するためには、エアロゾルという物質科学と、気象学を融合させた新しい統合的研究が必要である。本研究の目的はこのような統合的研究アプローチにより、西太平洋の下層雲を研究対象として、海面水温（SST）と境界層の構造に着目することによりエアロゾルが直接引き起こす雲微物理量の変化（雲のミクロな変化）と、その結果として生じる雲厚や雲量などの雲のマクロな変化を素過程に基づいて理解し、間接効果を数値モデルなどにより評価することである。
H27年度は2009年の春季東シナ海・黄海で実施されたエアロゾルと下層雲の航空機観測を対象とした数値モデル計算と解析を実施した。また数値モデル計算のより広域の空間分布についての検証のために、人工衛星観測データを使った解析も実施した。この解析の結果、冬季の東シナ海において温暖なSSTをもつ黒潮に沿ってSSTと海表面気温（SAT）との差（SST-SAT）が大きくなる領域（最大で８K）が現れ、それが雲粒数濃度の増大（最大で1.8倍）をもたらしていることが明らかとなった。このSST-SATの増大は寒気の吹き出しに対応しており、境界層を不安定化させ上昇流速度を増大させる効果と、大陸からの人為的なエアロゾルの輸送効果の２つの効果が働いていることが明らかとなった。これらのメカニズムは西太平洋だけでなく、西大西洋など温暖なSSTをもつ海域においても同様におこりうる普遍的なものであることが示唆された。
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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
エアロゾルの雲への広域的な影響を評価するために必要となる人工衛星データについては、米国NASAから送ってもらうことになっていた。しかし先方の都合によりこのデータの整備・加工に時間がかかり日本への送付が遅れたため、データ解析などの研究に遅延が生じた。しかしデータ取得後は当初計画どおりに解析を進めることができ、計画通りの成果（論文の出版など）をあげることができた。また航空機観測とともに人工衛星データを活用した数値モデル計算の検証作業も計画通りに進行している。モデル計算では観測していない物理量の解析も可能であるため、本研究の目的である西太平洋の下層雲を研究対象とした、SSTと境界層の構造に着目したエアロゾルの雲微物理量・マクロ量への影響を調べることが可能である。
このようにH27年度は当初予定どおりに研究が進行していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度は第一に、昨年度に引き続き人工衛星データを用いた解析を実施する。2008-2012年の5年間のMODISの雲の光学的厚みと雲粒有効半径データを用い、雲粒数濃度を推定する。そしてエアロゾルと海面温度（SST）の雲物理量への影響を中心に、広域的なエアロゾルの間接効果の評価を実施する。特にエアロゾルの雲物理の影響の大きさに対して、SSTや領域スケールでの気象場がどのように影響しているのかを定量的に調べる。
第二に、2013年の夏季の航空機観測のデータ解析を実施し、数値モデル計算で再現すべき特徴を明らかとする。これまでの研究により、降水が雲や境界層の鉛直構造に影響を与えていることが示唆されたため、降水・非降水のそれぞれの雲について、雲微物理・雲のマクロ構造に着目した研究を進める。
第三に、エアロゾルから雲粒活性化計算に用いる鉛直流速の表現の改良を実施し、2009年や2013年の航空機観測との詳細な比較からその妥当性を検証する。昨年度の研究において、計算結果が数値モデルの空間解像度に依存する可能性があることが示唆された。そこでより系統的に空間解像度を変化させた計算を実施し、依存性を評価する。その上で、エアロゾル数濃度と雲粒数濃度などの雲微物理量の再現性とその他の問題点を明らかとする。
第四に、西太平洋などの中緯度の下層雲とともに地球の気候に重要な役割を果たしている北極域の下層雲について、エアロゾルの影響の観点からの研究を進める。中緯度と極域の下層雲との比較により、それぞれの特徴を明らかとする。
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[Journal Article] Emission Regulations altered the concentrations, origin, and formation of carbonaceous aerosols in the Tokyo Metropolitan Area2016
Author(s)
Miyakawa, T, Y. Kanaya1 2, Y. Komazaki1, T. Miyoshi , H. Nara, A. Takami, N. Moteki, M. Koike , and Y. Kondo
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Journal Title
Aerosol and Air Quality Research
Volume: 16
Pages: 1603-1614
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Modeling particle nucleation and growth over northern California during the 2010 CARES campaign2015
Author(s)
Lupascu, A., R. Easter, R. Zaveri, M. Shrivastava, M. Pekour, J. Tomlinson, Q. Yang, H. Matsui, A. Hodzic, Q. Zhang, and J. D. Fast
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Journal Title
Atmos. Chem. Phys.
Volume: 15
Pages: 12283-12313
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] An evaluation of simulated particulate sulfate over East Asia through global model intercomparison2015
Author(s)
5)Goto, D., T. Nakajima, T. Dai, T. Takemura, M. Kajino, H. Matsui, A. Takami, S. Hatakeyama, N. Sugimoto, A. Shimizu, and T. Ohara
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Journal Title
J. Geophys. Res. Atmos.
Volume: 120
Pages: 6247-6270
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Atmospheric Observations in ArCS2015
Author(s)
M. Koike, Y. Kondo. P .R. Sinha, N. Moteki, Y. Kanaya, T. Miyakawa, M. Takigawa, T. Takano, M. Shiobara, H. Okamoto, S. Morimoto, T. Hiyama, and S. Aoki
Organizer
ArCS/ICE-ARC joint Workshop
Place of Presentation
国立極地研究所（東京都立川市）
Year and Date
2015-08-28 – 2015-08-28
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