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大気汚染曝露評価のための高空間解像度分布推定モデルの開発と疫学研究への適用

研究課題

研究課題/領域番号 19K12370
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分64010:環境負荷およびリスク評価管理関連
研究機関京都大学

研究代表者

山本 浩平  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (10263154)

研究分担者 荒木 真  大阪大学, 工学研究科, 招へい研究員 (20794027)
島 正之  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (40226197)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード大気汚染物質 / 曝露量推定モデル / 気象モデル / 大気化学輸送モデル / 機械学習 / 健康影響評価 / 大気質モデル / LURモデル / 曝露評価 / NO2 / PM2.5 / ハイブリッドモデル
研究開始時の研究の概要

大気汚染物質の曝露評価に必要とされる高空間解像度分布推定が可能であるLand Use Regressionモデルを構築する.また,詳細な気象場の取り込みや越境汚染の影響を考慮するための広域大気質モデルとのハイブリッド化を行うことにより,日本特有の大気環境の特性を考慮したモデルの開発と精度向上のための改良を行う.さらに,モデルの予測結果を既に実施された疫学調査に適用して健康影響評価を行うことで,LURモデルの有用性を確認する.

研究成果の概要

大気汚染物質の曝露量推定の高精度化を目指し,Land Use Regression(LUR)モデルと呼ばれる統計モデルの開発・改良を行った.日本の大気汚染濃度に影響を及ぼす,局所的な気象や大陸からの越境汚染の影響を考慮するために,気象モデルや大気質モデルの推定結果を取り込むハイブリッドモデルを構築し,また,モデル構築手法に機械学習を導入した効果についても評価を行った.さらに,開発したモデルを既に実施された疫学調査と連携させること目指し,PM2.5のモニタリングが実施されていない時期からの30年間にわたる曝露濃度の推定や,PM2.5成分濃度について10年間に渡る経年変化を推定した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は,都市域を中心として未解決の問題である大気汚染物質の曝露に伴う健康影響の評価における基礎情報としての曝露量推定手法の発展に貢献すると考えられる.今回開発したモデルを既に実施された疫学調査と連携させることにより,大気汚染と健康の影響の関連についてより高精度の分析が可能になる.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 気象モデル推定値を取り入れたLand Use Regressionモデルによる国内大気汚染物質濃度分布推定2022

    • 著者名/発表者名
      辻本 昌礼、山本 浩平、亀田 貴之
    • 雑誌名

      大気環境学会誌

      巻: 57 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.11298/taiki.57.1

    • NAID

      130008130253

    • ISSN
      1341-4178, 2185-4335
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Land Use Random Forests Model Incorporating with WRF/CMAQ for Estimating Daily PM2.5 Concentration in Bangkok, Thailand2022

    • 著者名/発表者名
      Thongthammachart T., Araki S., Shimadera H., Matsuo T., Kondo A.
    • 雑誌名

      EnvironmentAsia Journal

      巻: ー

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An integrated model combining random forests and WRF/CMAQ model for high accuracy spatiotemporal PM2.5 predictions in the Kansai region of Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Thongthammachart Tin、Araki Shin、Shimadera Hikari、Eto Shinnosuke、Matsuo Tomohito、Kondo Akira
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 262 ページ: 118620-118620

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2021.118620

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating historical PM2.5 exposures for three decades (1987 2016) in Japan using measurements of associated air pollutants and land use regression2020

    • 著者名/発表者名
      Araki Shin、Shima Masayuki、Yamamoto Kouhei
    • 雑誌名

      Environmental Pollution

      巻: 263 ページ: 114476-114476

    • DOI

      10.1016/j.envpol.2020.114476

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 深層学習による京都における大気汚染物質濃度予測2021

    • 著者名/発表者名
      池上 将太, 山本 浩平, 亀田 貴之
    • 学会等名
      第62回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] PM 2.5 成分濃度推計モデルにおける機械学習アルゴリズムの評価2021

    • 著者名/発表者名
      荒木 真 , 嶋寺 光 , 島 正之 , 蓮沼 英樹 , 余田 佳子
    • 学会等名
      第62回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大気汚染物質濃度予測への情報科学的アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      荒木真、嶋寺光、島正之、山本浩平
    • 学会等名
      第38回エアロゾル科学・技術研究討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High Spatiotemporal NO2 Estimates by Land Use Random Forests Integrated with WRF/CMAQ2021

    • 著者名/発表者名
      Thongthammachart T., Araki S., Shimadera H., Eto S., Matsuo T., Kondo A
    • 学会等名
      Air & Waste Management Associations 114th Annual Conference & Exhibition, Online
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Land Use Random Forests Model Incorporating with WRF/CMAQ for Estimating Daily PM2.5 Concentration in Bangkok, Thailand2021

    • 著者名/発表者名
      Thongthammachart T., Araki S., Shimadera H., Matsuo T., Kondo A
    • 学会等名
      6th EnvironmentAsia International Conference, Online
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気象モデル予測値を利用したLand Use Regression(LUR)モデルの開発2020

    • 著者名/発表者名
      辻本昌礼,山本浩平,亀田貴之
    • 学会等名
      第61回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計モデルと物理モデルの融合による近畿地方におけるPM2.5成分濃度の日単位での推計2020

    • 著者名/発表者名
      荒木真, 嶋寺光,島正之
    • 学会等名
      第61回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Regression Kriging法による国内大気汚染物質濃度分布の推定と経年変化2019

    • 著者名/発表者名
      久保秀貴,山本浩平,松ヶ迫直也,東野 達
    • 学会等名
      第60回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた過去30年間にわたる全国スケールPM2.5曝露濃度推計2019

    • 著者名/発表者名
      荒木 真, 島 正之, 山本浩平
    • 学会等名
      第60回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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