植物起源VOCs発生量の全球高精度推定とその大気化学・気候学的インパクト
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20H04320
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
須藤 健悟 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40371744)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 仁士 千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 准教授 (40392956)
伊藤 昭彦 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 室長 (70344273)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 全球化学気候モデル / 陸域生態系モデル / 揮発性有機化合物 / 有機エアロゾル / 大気酸化能 / 化学気候モデル / 植物起源有機化合物 / 大気陸域相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、大気化学・気候モデルCHASER(MIROC)および陸域生態系モデルVISITを組み合わせてBVOCs発生量の高精度推定を行う。まず、イソプレン類などのBVOCsのフラックス・濃度のデータにより、VISITのBVOCs放出量推定を検証する。次に、中間生成物であるホルムアルデヒド(HCHO)の全球分布を衛星観測データと比較することで、BVOCs計算を検証し、VISITの最適化を行う。最適化されたBVOCs放出量およびその変動の推定をCHASERによる大気化学・エアロゾル・気候の再現・予測実験に導入し、大気環境や気候の変動における、BVOCs変動の役割・インパクトを評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)地上・衛星観測による検証：世界各地で観測・報告されているイソプレン、モノテルペン類などの生物起源有機化合物（BVOCs）のフラックス・濃度のデータを収集・活用し、陸域生態系・微量ガス交換モデル VISIT で計算されるBVOCs放出量、およびこの放出量を入力して大気化学気候モデル CHASER で計算されるBVOCs濃度を検証し、領域ごとに傾向を整理し、VISITの全球エミッション分布に対する補正ファクターを導出した。この際、BVOCsフラックスの直接観測の知見からも、VISIT計算の修正・改良を検証した。CHASERモデルについては、不均一反応や亜硝酸(HONO)に関する新しい化学反応スキームを導入し、次年度以降に行う大気酸化能（全球OHラジカル濃度場）への影響の評価に向け、モデル計算の精度向上を併せて行った。
(2)陸域生態系モデリング： 陸域生態系モデルVISITによるBVOCs発生量全球分布の推定を行った。これによって得られたBVOCs放出量を入力しながらCHASERでBVOCsの酸化計算を行い、中間生成物であるホルムアルデヒド(HCHO)の全球分布を衛星観測(OMI、TROPOMI)データを用いた検証を行った。
(3)地上リモートセンシング観測： HCHO衛星観測について、分担者(入江)が展開している地上MAX-DOAS観測のデータを整備しCHASERモデル結果の検証のための準備行った。また、MAX-DOAS観測とTROPOMI衛星観測との相互比較を行い、多重的なデータ検証も実施した。
以上で得られた成果は、国内外の学会等で随時公表を行うとともに、国際誌への論文投稿の準備も行った。
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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
大気化学モデリング、陸域生態系モデリング、およびリモートセンシングデータの整備やこれを用いた検証など、予定通り進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
陸域生態系に関連しない人為起源の各種物質の放出量について、協力者(宮崎)が開発した大気化学データ同化システムTCR(Miyazaki et al.,2017)も導入し、大気化学場やBVOCs 酸化の計算におけるバイアス・不確定性をできる限り低減させる。HCHO 衛星観測についても、分担者(入江)が展開している地上MAX-DOAS 観測やTROPOMI衛星データにより、さらなる検証を継続する。
これまでの検証情報を総合的に整理し、VISITにおける、放出量計算方法や放出係数の調整・修正を行う。修正されたVISIT のBVOCs 放出量について、再検証を行い、このプロセスの繰り返しによりVISIT の最適化を行う。この際、陸域炭素循環への波及効果も確認する。最後に、最適化されたBVOCs 放出量およびその変動の推定をCHASER による過去～現在～将来の大気化学・エアロゾル・気候の再現・予測実験に導入し、大気環境や気候の変動における、BVOCs 変動の役割・インパクトを評価する。CHASER 実験については、研究代表者が実施中であるIPCC 第6 次報告書関連の国際プロジェクト(CMIP6)に準拠したシナリオ実験を利用・応用し、本実験結果をIPCC 等に向けて効率的に提示する。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Contributions of World Regions to the Global Tropospheric Ozone Burden Change From 1980 to 20102021
Author(s)
Zhang, Y., J. J. West, L. K. Emmons, J. Flemming, J. E. Jonson, M. T. Lund, T. Sekiya, K. Sudo, A. Gaudel, K.-L. Chang, P. Nedelec, and V. Thouret
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 48
Pages: 1-12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Updated tropospheric chemistry reanalysis and emission estimates, TCR-2, for 2005?20182020
Author(s)
Miyazaki, K., K. Bowman, T. Sekiya, H. Eskes, F. Boersma, H. Worden, N. Livesey, V. H. Payne, K. Sudo, Y. Kanaya, M. Takigawa, and K. Ogochi
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Journal Title
Earth System Science Data
Volume: 12
Pages: 2223-2259
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A development of reduction scenarios of the short-lived climate pollutants (SLCPs) for mitigating global warming and environmental problems2020
Author(s)
Nakajima, T., T. Ohara, T. Masui, T. Takemura, K. Yoshimura, D. Goto, T. Hanaoka, S. Itahashi, G. Kurata, J. Kurokawa, T. Maki, Y. Masutomi, M. Nakata, T. Nitta, X. Seposo, K. Sudo, C. Suzuki, K. Suzuki, H. Tsuruta, K. Ueda, S. Watanabe, Y. Yu, K. Yumimoto, and S. Zhao
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Journal Title
Progress in Earth and Planetary Science
Volume: 7
Pages: 1-24
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry-climate models weighted by model performance and independence2020
Author(s)
Amos, M., P. J. Young, J. S. Hosking, J.-F. Lamarque, N. L. Abraham, H. Akiyoshi, A. T. Archibald, S. Bekki, M. Deushi, P. Joeckel, D. Kinnison, O. Kirner, M. Kunze, M. Marchand, D. A. Plummer, D. Saint-Martin, K. Sudo, S. Tilmes, and Y. Yamashita
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Journal Title
Atmos. Chem. Phys
Volume: 20
Pages: 9961-9977
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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