大気鉛直観測を輸送モデルに同化した東アジアのエアロゾル排出量の改善

• 研究課題/領域番号: 20K12155
• 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63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 山下 陽介 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (40637766)
• 研究分担者: 井上 誠 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00599095) ; 宮川 拓真 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 副主任研究員 (30707568)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: エアロゾル / ドローン観測 / 化学輸送モデル / エアロゾル輸送モデル / 大気鉛直観測 / データ同化 / 大気エアロゾル

研究開始時の研究の概要

冬季~春季の日本周辺では、しばしばエアロゾル等の大気汚染物質が増加し、越境汚染の問題など社会的影響も大きい。しかし、東アジアのエアロゾル放出量には推定精度の低い場所の情報も含まれるため、日本付近へのエアロゾル到達量予測やエアロゾルの気候影響評 価の精度を下げてしまう問題がある。本研究では、放出量の推定精度の低い場所の汚染物質を検出しやすい秋田県で地上観測とドローンによる大気鉛直観測を行い、IPCC報告書等に用いられてきた化学輸送モデルに観測情報を同化する画期的な手法で、東アジアの放出量を大幅に改善したエアロゾル予測モデルを開発することを目的とする。

研究成果の概要

本研究では、秋田県立大学大潟キャンパスにおいて大気観測を行い、化学輸送モデルのシミュレーションと組み合わせて日本付近に到達するエアロゾルの動態を解析した。大気観測では地上設置した簡易ブラックカーボン(BC)計による大気エアロゾル観測、および、エアサンプラーによる捕集を継続して行った。また、ドローンに二酸化炭素濃度計測器と簡易BC計を搭載し、同時に大気鉛直観測を行った。集中観測期間の簡易BC計の観測で、秋田県付近での高濃度BCイベントが複数回検出されており、同時期の大気化学輸送モデルのBC濃度や気象場の解析を進めた結果、越境輸送に伴うBCが秋田県付近に到達していた可能性が高いことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

冬季~春季の日本周辺では、しばしばエアロゾル等の大気汚染物質が増加し、越境汚染の問題など社会的影響も大きい。しかし、東アジアのエアロゾル放出量には推定精度の低い場所の情報も含まれるため、日本付近へのエアロゾル到達量予測やエアロゾルの気候影響評価の精度を下げてしまう問題がある。本研究では、こうした課題を克服するため、放出量の推定精度の低い場所の汚染物質を検出しやすい秋田県で地上観測とドローンによる大気鉛直観測を行い、化学輸送モデルに観測情報を同化して放出量の推定精度向上を図ることを目的としている。

研究成果

• [雑誌論文] 大アンサンブル実験による海表面条件の南極渦や波伝播への影響の解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介、秋吉英治、井上誠
  • 雑誌名: 月刊海洋 巻: 56 号: 4 ページ: 229-236
  • DOI: 10.15083/0002009834
  • URL: https://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/records/2009834
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] The Role of Sea-Surface Conditions in Southern-Hemisphere Polar Vortex Strength and Associated Wave Forcing Revealed by a Multi-member Ensemble Simulation with the Chemistry–Climate Model (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., H. Akiyoshi, M. Inoue
  • 雑誌名: SOLA 巻: 19B 号: Special_Edition ページ: 9-15
  • DOI: 10.2151/sola.19B-002
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dependence of column ozone on future ODSs and GHGs in the variability of 500-ensemble members (2023)
  • 著者名/発表者名: Akiyoshi Hideharu、Kadowaki Masanao、Yamashita Yousuke、Nagatomo Toshiharu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-023-27635-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 成層圏・中間圏の大気化学の諸問題 (2023)
  • 著者名/発表者名: 江口菜穂，山下陽介，秋吉英治，酒井哲、長濱智生、冨川喜弘、中島英彰、杉田考史、坂崎貴俊、斉藤拓也、水野亮
  • 雑誌名: 大気化学研究 巻: 48
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 発達した低気圧による北極域へのブラックカーボン輸送の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介、滝川雅之、五藤大輔、八代尚、佐藤正樹、金谷有剛、竹谷文一、宮川拓真
  • 雑誌名: 月刊海洋 巻: 55 ページ: 180-187
• [雑誌論文] 将来の地球観測への期待 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤啓市、池田恒平、寺尾有希夫、山下陽介、町田敏暢、谷本浩志
  • 雑誌名: 地球環境 巻: 26 ページ: 89-100
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] グローバル・ストックテイクに向けた人為起源CO2排出量推定に貢献する衛星観測計画と大気輸送モデル開発の展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介、谷本浩志、小田知宏
  • 雑誌名: 天気 巻: 69 ページ: 61-74
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ９月の発達した低気圧によるシベリアから北極域への黒色炭素エアロゾル輸送に対するモデル分解能の影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: YAMASHITA Yousuke、TAKIGAWA Masayuki、GOTO Daisuke、YASHIRO Hisashi、SATOH Masaki、KANAYA Yugo、TAKETANI Fumikazu、MIYAKAWA Takuma
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 99 号: 2 ページ: 287-308
  • DOI: 10.2151/jmsj.2021-014
  • NAID: 130008024842
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Arctic Spring Ozone Anomaly in the Phases of QBO and 11-Year Solar Cycle for 1979ー2017 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Yousuke、Akiyoshi Hideharu、Takahashi Masaaki
  • 雑誌名: Atmosphere 巻: 12 号: 5 ページ: 582-582
  • DOI: 10.3390/atmos12050582
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Unmitigated HFC Emissions on Stratospheric Ozone at the End of the 21st Century as Simulated by Chemistry‐Climate Models (2021)
  • 著者名/発表者名: Dupuy Eric、Akiyoshi Hideharu、Yamashita Yousuke
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 126 号: 21
  • DOI: 10.1029/2021jd035307
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Methyl Chloroform Continues to Constrain the Hydroxyl (OH) Variability in the Troposphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Patra P. K.、Krol M. C.、Prinn R. G.、Takigawa M.、M?hle J.、Montzka S. A.、Lal S.、Yamashita Y.、Naus S.、Chandra N.、Weiss R. F.、Krummel P. B.、Fraser P. J.、O'Doherty S.、Elkins J. W.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 126 号: 4
  • DOI: 10.1029/2020jd033862
  • 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] NICAM-Chemをベースとした簡易NO2排出量推定手法の開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 丹羽洋介, 五藤大輔, 八代尚, 池田恒平, 打田純也, 齊藤誠, 佐伯田鶴, 佐藤正樹, 田上雅浩, 永島達也, Liu Guangyu, 谷本浩志
  • 学会等名: 2023 年度 NICAM 開発者会議
• [学会発表] The CCSRNIES CCM simulations for the variations of wave propagation and Antarctic polar vortex strength responded to the sea surface conditions (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 秋吉英治, 井上誠
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 大アンサンブル実験による海表面条件の南極渦や波伝播への影響の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 秋吉英治, 井上誠
  • 学会等名: 2023年度大槌シンポジウム「多様な時空間スケールでの気象学・気候学・大気科学」
• [学会発表] The role of sea-surface conditions in Antarctic polar-vortex and associated wave forcing with a multi-member ensemble simulation of the CCSR/NIES-MIROC3.2 CCM (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., H. Akiyoshi, Inoue M.
  • 学会等名: CCMI 2023 Science Workshop
• [学会発表] 化学気候モデルによる大アンサンブル実験を用いた海表面条件が南半球の波伝播や極渦強度に及ぼす影響の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 秋吉英治, 井上誠
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 衛星観測と化学輸送モデルによる簡易的なNO2排出量推定手法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 丹羽洋介, 五藤大輔, 八代尚, 池田恒平, 打田純也, 齊藤誠, 佐伯田鶴, 佐藤正樹, 田上雅浩, 永島達也, Liu Guangyu, 谷本浩志
  • 学会等名: 第28回大気化学討論会
• [学会発表] 地球大気の化学・物質輸送・放射から惑星大気科学を展望する (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 第24回惑星圏研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 極渦の変動とその気候への影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 第75回 気候影響・利用研究会
• [学会発表] 発達した低気圧による北極域へのブラックカーボン輸送の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介，滝川雅之，五藤大輔，八代尚，佐藤正樹，金谷有剛，竹谷文一，宮川拓真
  • 学会等名: 2022年度大槌シンポジウム「多重階層結合系における対流圏大気現象の過去・現在・未来」
  • 招待講演
• [学会発表] 化学気候モデルを用いた海表面温度の南半球成層圏力学場への影響の解析（大アンサンブル実験） (2022)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介、秋吉英治、井上誠
  • 学会等名: 第27回大気化学討論会
• [学会発表] 2020/2021年冬季の成層圏突然昇温とその気候影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介
  • 学会等名: 第73回 気候影響・利用研究会
• [学会発表] A chemistry-transport modeling to support satellite observations of NO2 and CO2 emitted from megacities (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Yousuke, Hiroshi Tanimoto
  • 学会等名: 2021 16th IGAC Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] GOSAT-GW衛星観測をサポートするための輸送モデル開発状況 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介、谷本浩志
  • 学会等名: 第26回大気化学討論会
• [学会発表] Observing anthropogenic emissions of greenhouse gases and air pollutants with the GOSAT-GW satellite: Scientific targets and policy contributions (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.,Matsunaga T.,Saigusa N.,Sugita T.,Yashiro H.,Morino I.,Saito M.,Ohyama H.,Ikeda K.,Someya Y.,Fujinawa T.,Yamashita Y.,Saeki T.,Kanaya Y.,Sekiya T,Kasai Y.,Sato T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [学会発表] Impact of unmitigated HFC emissions on stratospheric ozone at the end of the 21st century as simulated by chemistry-climate models (2021)
  • 著者名/発表者名: Dupuy Eric、Akiyoshi Hideharu、Yamashita Yousuke
  • 学会等名: Quadrennial Ozone Symposium 2021
  • 国際学会
• [学会発表] The NICAM-SPRINTARS simulations of the transport and wetdeposition of the black carbon emitted from a Siberian forest fire in September 2016 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., M. Takigawa, D. Goto, H. Yashiro, M. Satoh, Y. Kanaya, F. Taketani, T. Miyakawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)-American Geophysical Union (AGU) Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] グローバル・ストックテイクに向けた人為起源CO2排出量推定に貢献する衛星観測計画と大気輸送モデル開発の展望 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 山下陽介, 谷本 浩志, 小田 知宏
  • 学会等名: 第25回大気化学討論会
• [学会発表] 赤道成層圏準2年周期振動とその気候への影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山下陽介, 井上誠
  • 学会等名: 第72回 気候影響・利用研究会
• [備考] 大気鉛直観測を輸送モデルに同化した東アジアのエアロゾル排出量の改善（令和 4年度）
  • URL: https://www.nies.go.jp/subjects/2022/26050_fy2022.html