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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

Research Project

Project/Area Number 20H04320
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

須藤 健悟  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40371744)

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)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
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)
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
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。

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。

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。

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。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(10 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Duke University/NASA(米国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [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
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1029/2020gl089184

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Global Bromine- and Iodine-Mediated Tropospheric Ozone Loss Estimated Using the CHASER Chemical Transport Model2020

    • Author(s)
      Sekiya, T., Y. Kanaya, K. Sudo, F. Taketani, Y. Iwamoto, M. N. Aita, A. Yamamoto, and K. Kawamoto
    • Journal Title

      SOLA

      Volume: 16 Issue: 0 Pages: 220-227

    • DOI

      10.2151/sola.2020-037

    • NAID

      130007944802

    • ISSN
      1349-6476
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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
    • Journal Title

      Earth System Science Data

      Volume: 12 Pages: 2223-2259

    • DOI

      10.5194/essd-12-2223-2020

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [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
    • Journal Title

      Progress in Earth and Planetary Science

      Volume: 7 Pages: 1-24

    • DOI

      10.1186/s40645-020-00351-1

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [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
    • Journal Title

      Atmos. Chem. Phys

      Volume: 20 Pages: 9961-9977

    • DOI

      10.5194/acp-20-9961-2020

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  • [Presentation] 北極域における無機イオン沈着の経年変動:化学気候モデル実験とグリーンランドSE-Dome氷床コアデータの比較2020

    • Author(s)
      須藤 健悟,白土 日那子, 大西 貴都, 飯塚 芳徳
    • Organizer
      第25回大気化学討論会
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  • [Presentation] CHASER(MIROC-ESM)における雲の対流圏光化学場への影響2020

    • Author(s)
      松田 涼樹, 須藤 健悟
    • Organizer
      第25回大気化学討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Can a global chemistry climate model reproduce interannual variabilities and trends of depositions of sulfate, nitrate, and ammonium preserved in the Southeastern Greenland Dome ice core?2020

    • Author(s)
      Sudo Kengo, Hinako Shiratsuti, Yoshinori Iizuka
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A modeling study on the roles of cloud distribution in global tropospheric chemistry: detailed evaluation of clouds in a chemistry climate model (MIROC-CHASER)2020

    • Author(s)
      Matsuda Ryoki, Kengo Sudo
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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