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

• 研究課題/領域番号: 20H04320
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 須藤 健悟 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40371744)
• 研究分担者: 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, 教授 (40392956) ; 伊藤 昭彦 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70344273)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: BVOC / 化学気候モデル / 陸域生態系モデル / イソプレン / 大気酸化能 / SOA / 植物起源有機化合物 / 二次有機エアロゾル / 揮発性有機化合物 / 有機エアロゾル / 全球化学気候モデル / 大気陸域相互作用

研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

本研究では、まず陸域植生から大気への植物起源有機化合物（BVOC）放出量分布について、地上・衛星観測を最大限に活用して、陸域生態系・微量ガス交換モデル VISITや化学気候モデルCHASERによる計算の全球的な検証をおこなった。この結果、VISIT等のモデルで推定されているエミッション分布・強度を最適化・改良することができた。つぎに、精緻化されたVISIT・CHASER実験により、BVOC、およびこれらの酸化反応で生成されるエアロゾル（植物起源二次有機エアロゾル、BSOA）や大気酸化能力・対流圏オゾンへの影響を通じて大気放射・気候に与える影響を定量化した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題においては、不確定性の高い植物起源有機化合物（BVOC）に着目し、発生量の全球分布から気候影響まで、推定精度の向上に資する研究を一貫して遂行することができた。本成果は、現状でも大きな不確定性が残存するIPCC/CMIP等の気候モデル実験に対して重要なインプットとなり、BVOCの精緻化の重要性を提示することができた。本研究成果を土台に、最新のHCHO衛星観測を用いた逐次的検証を継続し、長期のBVOCs放出変動の推定・再現精度の向上やSOAを中心とした気候影響の評価精度の向上を行っていくことで、地球温暖化のメカニズムの理解および予測精度の向上に貢献する。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/NOAA/NCAR(米国)
• [国際共同研究] University of Leeds(英国)
• [国際共同研究] NASA(米国)
• [国際共同研究] University of Bremen/Heidelberg University(ドイツ)
• [国際共同研究] KNMI(オランダ)
• [国際共同研究] Duke University/NASA(米国)
• [国際共同研究] Duke University/NASA(米国)
• [雑誌論文] Interplay of Climate Change and Air Pollution- Projection of the under-5 mortality attributable to ambient particulate matter (PM2.5) in South Asia (2024)
  • 著者名/発表者名: Anita Wahida Musarrat、Uttajug Athicha、Seposo Xerxes Tesoro、Sudo Kengo、Nakata Makiko、Takemura Toshihiko、Takano Hirohisa、Fujiwara Taku、Ueda Kayo
  • 雑誌名: Environmental Research 巻: 248 ページ: 118292-118292
  • DOI: 10.1016/j.envres.2024.118292
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plant Molecular Phenology and Climate Feedbacks Mediated by BVOCs (2024)
  • 著者名/発表者名: Satake Akiko、Hagiwara Tomika、Nagano Atsushi J.、Yamaguchi Nobutoshi、Sekimoto Kanako、Shiojiri Kaori、Sudo Kengo
  • 雑誌名: Annual Review of Plant Biology 巻: 75 号: 1 ページ: 605-627
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-060223-032108
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Implementation of HONO into the chemistry?climate model CHASER (V4.0): roles in tropospheric chemistry (2023)
  • 著者名/発表者名: Ha Phuc Thi Minh、Kanaya Yugo、Taketani Fumikazu、Andres Hernandez Maria Dolores、Schreiner Benjamin、Pfeilsticker Klaus、Sudo Kengo
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 16 号: 3 ページ: 927-960
  • DOI: 10.5194/gmd-16-927-2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Historical (1960-2014) lightning and LNOx trends and their controlling factors in a chemistry-climate model (2023)
  • 著者名/発表者名: He Yanfeng、Sudo Kengo
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 23 号: 20 ページ: 13061-13085
  • DOI: 10.5194/acp-23-13061-2023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The worldwide COVID-19 lockdown impacts on global secondary inorganic aerosols and radiative budget (2023)
  • 著者名/発表者名: Sekiya Takashi、Miyazaki Kazuyuki、Eskes Henk、Bowman Kevin、Sudo Kengo、Kanaya Yugo、Takigawa Masayuki
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 9 号: 30
  • DOI: 10.1126/sciadv.adh2688
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-axis differential optical absorption spectroscopy (MAX-DOAS) observations of formaldehyde and nitrogen dioxide at three sites in Asia and comparison with the global chemistry transport model CHASER (2022)
  • 著者名/発表者名: Hoque Hossain Mohammed Syedul、Sudo Kengo、Irie Hitoshi、Damiani Alessandro、Naja Manish、Fatmi Al Mashroor
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 22 号: 18 ページ: 12559-12589
  • DOI: 10.5194/acp-22-12559-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Introducing new lightning schemes into the CHASER (MIROC) chemistry-climate model (2022)
  • 著者名/発表者名: He Yanfeng、Hoque Hossain Mohammed Syedul、Sudo Kengo
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 15 号: 14 ページ: 5627-5650
  • DOI: 10.5194/gmd-15-5627-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A comparison of the impact of TROPOMI and OMI tropospheric NO2 on global chemical data assimilation (2022)
  • 著者名/発表者名: Sekiya Takashi、Miyazaki Kazuyuki、Eskes Henk、Sudo Kengo、Takigawa Masayuki、Kanaya Yugo
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 15 号: 6 ページ: 1703-1728
  • DOI: 10.5194/amt-15-1703-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Continuous multi-component MAX-DOAS observations for the planetary boundary layer ozone variation analysis at Chiba and Tsukuba, Japan, from 2013 to 2019 (2021)
  • 著者名/発表者名: Irie Hitoshi、Yonekawa Daichi、Damiani Alessandro、Hoque Hossain Mohammed Syedul、Sudo Kengo、Itahashi Syuichi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 8 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1186/s40645-021-00424-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Global tropospheric ozone responses to reduced NOx emissions linked to the COVID-19 worldwide lockdowns (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Kazuyuki、Bowman Kevin、Sekiya Takashi、Takigawa Masayuki、Neu Jessica L.、Sudo Kengo、Osterman Greg、Eskes Henk
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 24 ページ: 3813-3841
  • DOI: 10.1126/sciadv.abf7460
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of heterogeneous reactions on tropospheric chemistry: a global simulation with the chemistry?climate model CHASER V4.0 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ha Phuc T. M.、Matsuda Ryoki、Kanaya Yugo、Taketani Fumikazu、Sudo Kengo
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 14 号: 6 ページ: 3813-3841
  • DOI: 10.5194/gmd-14-3813-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Responses of Arctic black carbon and surface temperature to multi-region emission reductions: a Hemispheric Transport of Air Pollution Phase 2 (HTAP2) ensemble modeling study (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhao Na、Dong Xinyi、Huang Kan、Fu Joshua S.、Lund Marianne Tronstad、Sudo Kengo、Henze Daven、Kucsera Tom、Lam Yun Fat、Chin Mian、Tilmes Simone
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 21 号: 11 ページ: 8637-8654
  • DOI: 10.5194/acp-21-8637-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mapping Yearly Fine Resolution Global Surface Ozone through the Bayesian Maximum Entropy Data Fusion of Observations and Model Output for 1990?2017 (2021)
  • 著者名/発表者名: DeLang Marissa N.,Becker Jacob S., Chang Kai-Lan, Serre Marc L., Cooper Owen R., Schultz Martin G., K. Sudo, et al.
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 55 号: 8 ページ: 4389-4398
  • DOI: 10.1021/acs.est.0c07742
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Contributions of World Regions to the Global Tropospheric Ozone Burden Change From 1980 to 2010 (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1029/2020gl089184
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Global Bromine- and Iodine-Mediated Tropospheric Ozone Loss Estimated Using the CHASER Chemical Transport Model (2020)
  • 著者名/発表者名: Sekiya, T., Y. Kanaya, K. Sudo, F. Taketani, Y. Iwamoto, M. N. Aita, A. Yamamoto, and K. Kawamoto
  • 雑誌名: SOLA 巻: 16 号: 0 ページ: 220-227
  • DOI: 10.2151/sola.2020-037
  • NAID: 130007944802
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Updated tropospheric chemistry reanalysis and emission estimates, TCR-2, for 2005?2018 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Earth System Science Data 巻: 12 号: 3 ページ: 2223-2259
  • DOI: 10.5194/essd-12-2223-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A development of reduction scenarios of the short-lived climate pollutants (SLCPs) for mitigating global warming and environmental problems (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 7 号: 1 ページ: 1-24
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00351-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry-climate models weighted by model performance and independence (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 20 号: 16 ページ: 9961-9977
  • DOI: 10.5194/acp-20-9961-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Impacts of the Chinese SLCFs emission changes during 2010s on East Asian and global climate (2023)
  • 著者名/発表者名: 須藤健悟、Wang Jinling
  • 学会等名: JpGU 2023 annual meeting
• [学会発表] Initial dispersion and conversion of stratospheric SO2 injected by 2022 Hunga Tonga eruption (2023)
  • 著者名/発表者名: 正木悠斗、関谷高志、須藤健悟
  • 学会等名: JpGU 2023 annual meeting
• [学会発表] Potential impacts of climate-biogeochemical feedback on future methane projection (2023)
  • 著者名/発表者名: 関谷高志、 羽島知洋、 須藤健悟、金谷有剛、河宮未知生
  • 学会等名: 第28回大気化学討論会
• [学会発表] Global simulation of SO2 and sulfate aerosol from the Hunga-Tonga eruption: Potential impacts on atmospheric chemistry and climate (2022)
  • 著者名/発表者名: Sudo Kengo
  • 学会等名: JpGU 2022 annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 2000-2020年のメタン変動要因の推定：CHASER/VISITによる全球シミュレーション (2022)
  • 著者名/発表者名: 須藤健悟、伊藤昭彦、中田裕太
  • 学会等名: JpGU 2022 annual meeting
• [学会発表] 台風が大気微量成分の分布に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鎌田友美、須藤健悟
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 代替フロン（HFC-134a・HFC-152a）の全球分布と経年変動：化学気候モデルによる評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: ４）水野光一郎、須藤健悟
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Simulating HONO chemistry in a chemistry climate/transport model CHASER (MIROC) (2021)
  • 著者名/発表者名: Sudo, K., Ha T. M. P., Lola Andrés Hernández, Schreiner Benjamin
  • 学会等名: EMeRGe zoom Workshop TEAM-5
• [学会発表] 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? (2021)
  • 著者名/発表者名: Sudo K., H. Shiratsuchi, T. Onishi, S. Iizuka,
  • 学会等名: the 16th IGAC Conference, Atmospheric Chemistry at a Distance: Real Progress through Virtual Interaction,
• [学会発表] A Modeling Study on the Roles of Cloud Distribution in Global Ozone Chemistry (2021)
  • 著者名/発表者名: Sudo K., R. Matsuda
  • 学会等名: Quadrennial Ozone Symposium 2021
• [学会発表] Introducing New Lightning Schemes To A Chemistry Climate Model CHASER (MIROC) (2021)
  • 著者名/発表者名: He, Y., K. Sudo, H.M.S. Hoque
  • 学会等名: Ozone Chemistry, Quadrennial Ozone Symposium 2021
• [学会発表] Evaluation of the global chemistry transport model CHASER utilizing TROPOMI formaldehyde measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Hoque, H. M. S., K. Sudo, H. Irie, and T. Sekiya
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Introducing new lightning schemes to a chemistry climate model CHASER (MIROC) (2021)
  • 著者名/発表者名: 何彦峰, 須藤健悟
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Global simulation of atmospheric methane by coupling the terrestrial ecosystem model VISIT and the global chemistry model CHASER (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakata, Y., A. Ito, K. Sudo
  • 学会等名: iLEAPS-Japan 研究集会2021「大気－陸域プロセス研究の進展：観測とモデルによる統合的理解」
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 須藤 健悟，白土 日那子, 大西 貴都, 飯塚 芳徳
  • 学会等名: 第25回大気化学討論会
• [学会発表] CHASER(MIROC-ESM)における雲の対流圏光化学場への影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松田 涼樹, 須藤 健悟
  • 学会等名: 第25回大気化学討論会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: Sudo Kengo, Hinako Shiratsuti, Yoshinori Iizuka
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Ryoki, Kengo Sudo
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会