全球エアロゾル化学気候モデルの開発と黒色炭素粒子の放射効果の高精度評価

• 研究課題/領域番号: 26701004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 大島 長 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (50590064)
• 研究協力者: 神代 剛 ; 川合 秀明 ; 出牛 真
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円); 2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: エアロゾル / 黒色炭素粒子 / 大気化学 / 環境変動 / 気候変動 / 気象 / 放射 / 全球モデル / 混合状態 / 大気環境

研究成果の概要

ブラックカーボン（黒色炭素粒子）の放射効果の推定精度の向上を目的として、全球エアロゾル化学気候モデルを開発した。このモデルは気象研究所地球システムモデルを構成するサブモデルとして機能する。これまでに実施されたエアロゾルの観測結果とモデルによる計算結果を比較したところ、モデルは観測されたブラックカーボンの時空間変動や光吸収量を再現することができた。検証したモデルを用いて、全球規模でのブラックカーボンの空間分布および放射効果を定量的に評価した。またエアロゾルの放射効果が全球規模の地上気温に及ぼす影響についても評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したモデルでは、従来大きな不確定が含まれていたエアロゾル諸過程の改良に着目し、モデルでのブラックカーボンの時空間分布および光吸収量の再現性が向上したため、全球規模のブラックカーボンの放射効果を定量的に評価することが可能となった。本研究により得られた成果は、今後の気候モデルによるエアロゾルの気候影響を評価する上で基盤となることが期待される。また本研究で開発したモデルは、第6期結合モデル比較計画での気候変動予測実験で使用されるため、本研究で得られた成果は、今後の気候変動に関する政府間パネルの評価報告書に貢献できることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク化学研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] NHM-Chem, the Japan Meteorological Agency's Regional Meteorology – Chemistry Model: Model Evaluations toward the Consistent Predictions of the Chemical, Physical, and Optical Properties of Aerosols (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Kajino, M. Deushi, T. Sekiyama, N. Oshima, K. Yumimoto, T. Tanaka, J. Ching, A. Hashimoto, T. Yamamoto, M. Ikegami, A. Kamada, M. Miyashita, Y. Inomata, S.-I. Shima, A. Takami, A. Shimizu, S. Hatakeyama, Y. Sadanaga, H. Irie, K. Adachi, Y. Zaizen, Y. Igarashi, H. Ueda, T. Maki, and M. Mikami
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 97 号: 2 ページ: 337-374
  • DOI: 10.2151/jmsj.2019-020
  • NAID: 130007623233
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal Progression of the Deposition of Black Carbon by Snowfall at Ny-?lesund, Spitsbergen (2018)
  • 著者名/発表者名: Sinha P. R.、Kondo Y.、Goto-Azuma K.、Tsukagawa Y.、Fukuda K.、Koike M.、Ohata S.、Moteki N.、Mori T.、Oshima N.、F?rland E. J.、Irwin M.、Gallet J.-C.、Pedersen C. A.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 号: 2 ページ: 997-1016
  • DOI: 10.1002/2017jd028027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alteration of the size distributions and mixing states of black carbon through transport in the boundary layer in east Asia (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuma Miyakawa, Naga Oshima, Fumikazu Taketani, Yuichi Komazaki, Ayako Yoshino, Akinori Takami, Yutaka Kondo, and Yugo Kanaya
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 17 号: 9 ページ: 5851-5864
  • DOI: 10.5194/acp-17-5851-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a multi-species aerosol-radiation scheme in JMA’s global model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yabu, S., T. Y. Tanaka, and N. Oshima
  • 雑誌名: CAS/JSC WGNE Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling/WMO 巻: 47
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved Representation of Clouds in Climate Model MRI-ESM2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., S. Yukimoto, T. Koshiro, N. Oshima, T. Tanaka, and H. Yoshimura
  • 雑誌名: CAS/JSC WGNE Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling/WMO 巻: 47
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] JRAero: the Japanese Reanalysis for Aerosol v1.0 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yumimoto Keiya、Tanaka Taichu Y.、Oshima Naga、Maki Takashi
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 10 号: 9 ページ: 3225-3253
  • DOI: 10.5194/gmd-10-3225-2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] THE GLOBAL AEROSOL SYNTHESIS AND SCIENCE PROJECT (GASSP) Measurements and modelling to reduce uncertainty (2017)
  • 著者名/発表者名: Reddington, C., K. Carslaw, P. Stier, N. Schutgens, H. Coe, D. Liu, J. Allan, J. Browse, K. Pringle, L. Lee, M. Yoshioka, J. Johnson, L. Regayre, D. Spracklen, G. Mann, A. Clarke, M. Hermann, S. Henning, H. Wex, T. Kristensen, W. Leaitch, U. Poeschl, D. Rose, M. Andreae, J. Schmale, Y. Kondo, N. Oshima, et. al.
  • 雑誌名: Bull. Amer. Meteor. Soc. 巻: in press 号: 9 ページ: 1857-1877
  • DOI: 10.1175/bams-d-15-00317.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Site of asteroid impact changed the history of life on Earth: the low probability of mass extinction (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaiho Kunio、Oshima Naga
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 14855-14855
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14199-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global climate change driven by soot at the K-Pg boundary as the cause of the mass extinction (2016)
  • 著者名/発表者名: Kunio Kaiho, Naga Oshima, Kouji Adachi, Yukimasa Adachi, Takuya Mizukami, Megumu Fujibayashi, Ryosuke Saito
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6:28427 号: 1 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1038/srep28427
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of wet deposition on the abundance and size distribution of black carbon in East Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., N. Moteki, N. Oshima, S. Ohata, M. Koike, Y. Shibano, N. Takegawa, and K. Kita
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: 121 号: 9 ページ: 4691-4712
  • DOI: 10.1002/2015jd024479
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] JSPS-DFGセミナー「大気エアロゾルの物理化学特性ならびにその大気質および健康への影響」の参加報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭、江波進一、藤谷雄二、古山昭子、伏見暁洋、猪俣敏、桑田幹哲、持田陸宏、森野悠、中山智喜、大島長、坂本陽介、高見昭憲、上田佳代、吉野彩子、白岩学
  • 雑誌名: 大気化学研究 巻: 34 ページ: 41-43
  • 国際共著
• [雑誌論文] Variability of aerosol particle number concentrations observed over the western Pacific in the spring of 2009 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takegawa N., N. Moteki, N. Oshima, M. Koike, K. Kita, N. Oshima, A. Shimizu, N. Sugimoto, and Y. Kondo
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: 119 号: 23 ページ: 13474-13488
  • DOI: 10.1002/2014jd022014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeled black carbon radiative forcing and atmospheric lifetime in AeroCom Phase II constrained by aircraft observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Samset, B. H., G. Myhre, A. Herber, Y. Kondo, S.-M. Li, N. Moteki, M. Koike, N. Oshima, J. P. Schwarz, Y. Balkanski, S. E. Bauer, N. Bellouin, T. K. Berntsen, H. Bian, M. Chin, T. Diehl, R. C. Easter, S. J. Ghan, T. Iversen, et. al.
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys 巻: 14 号: 22 ページ: 12465-12477
  • DOI: 10.5194/acp-14-12465-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wet deposition of black carbon at a remote site in the East China Sea (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Y. Kondo, S. Ohata, N. Moteki, H. Matsui, N. Oshima, and A. Iwasaki
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: 119 号: 17 ページ: 10485-10498
  • DOI: 10.1002/2014jd022103
  • 査読あり
• [学会発表] Global climate change driven by soot ejection following the asteroid impact as the cause of the extinction of the dinosaurs (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima, N., K. Kaiho, K. Adachi, Y. Adachi, T. Mizukami, M. Fujibayashi, and R. Saito
  • 学会等名: 2018 AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of black carbon in the Arctic using a MRI Earth System Model (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima, N. and M. Koike
  • 学会等名: AMAP short-lived climate forcers (SLCF) expert group meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the MRI-ESM2 and evaluations of spatial distributions and radiative effects of black carbon (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima, N., T. Y. Tanaka, T. Koshiro, H. Yoshimura, H. Kawai, R. Kudo, M. Deushi, S. Yukimoto, and M. Koike
  • 学会等名: iCACGP-IGAC 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Global climate change driven by soot ejection following the asteroid impact as the cause of the extinction of the dinosaurs (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima, N. and K. Kaiho
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 15th Annual Meeting (AOGS2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極域におけるブラックカーボンの評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大島長, 田中泰宙, 神代剛, 保坂征宏, 吉村裕正, 出牛真, 川合秀明, 行本誠史, 青木輝夫, 飯塚芳徳, 東久美子, 近藤豊, 小池真
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極域におけるブラックカーボンの放射影響評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大島長, 庭野匡思, 青木輝夫, 保坂征宏, 田中泰宙, 神代剛, 吉村裕正, 行本誠史, 東久美子, 近藤豊, 小池真
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度春季大会
• [学会発表] 小惑星衝突により発生したすすによる気候変動-恐竜などの大量絶滅の可能性- (2018)
  • 著者名/発表者名: 大島長, 海保邦夫, 足立光司, 足立恭将, 水上拓也, 藤林恵, 齊藤諒介
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度春季大会
• [学会発表] Modeling studies of black carbon using a MRI Earth System Model (2018)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima and Makoto Koike
  • 学会等名: AMAP short-lived climate forcers (SLCF) expert group meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによるブラックカーボンの空間分布と放射効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、神代剛、吉村裕正、川合秀明、工藤玲、行本誠史、出牛真、小池真
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルの開発とブラックカーボンの空間分布と放射効果の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、神代剛、吉村裕正、川合秀明、工藤玲、行本誠史、出牛真、小池真
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度春季大会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極ブラックカーボンのモデル研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長
  • 学会等名: グリーンランド南東ドームアイスコアに関する研究集会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極ブラックカーボンの放射影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長
  • 学会等名: ArCSエアロゾル・雲研究会合
• [学会発表] 小惑星衝突により発生したすすによる気候変動 -恐竜などの大量絶滅の可能性- (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島長、海保邦夫、足立光司、足立恭将、水上拓也、藤林 恵、齊藤諒介
  • 学会等名: 第22回大気化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学工学部（北海道札幌市）
• [学会発表] Black carbon aging and its impact on the spatial distribution and radiative forcing using a MRI global climate model (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Oshima, T. Y. Tanaka, T. Koshiro, H. Kawai, M. Deushi, and M. Koike
  • 学会等名: EAC 2016
  • 発表場所: International Convention Centre of Tours, Tours, France
  • 国際学会
• [学会発表] Aging processes of black carbon and its impact on the global-scale radiative forcing (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Oshima, T. Y. Tanaka, T. Koshiro, H. Kawai, M. Deushi, and M. Koike
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 国際学会
• [学会発表] Aging of black carbon and its impact on the spatial distribution and radiative effect using a MRI global model (2015)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima
  • 学会等名: JSPS-DFG Workshop on Aerosols
  • 発表場所: Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germany
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of the micro-scale aging process of black carbon on its global-scale spatial distribution and radiative effect (2015)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima, Taichu Y. Tanaka, Tsuyoshi Koshiro, Hideaki Kawai, Makoto Deushi, Mizuo Kajino, and Makoto Koike
  • 学会等名: The 13th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality
  • 発表場所: 兵庫県神戸市神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of black carbon aging on its spatial distribution and radiative effect using a MRI global aerosol model (2015)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima, Taichu Y. Tanaka, Tsuyoshi Koshiro, Hideaki Kawai, Makoto Deushi, Makoto Koike, and Yutaka Kondo
  • 学会等名: 14th AeroCom Workshop
  • 発表場所: ESA/ESRIN, Rome, Italy
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] ブラックカーボンの変質過程が全球規模のその空間分布と放射効果に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、神代剛、川合秀明、出牛真、小池真、茂木信宏、近藤豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] 全球モデルによるブラックカーボンの変質過程とその空間分布と放射効果への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、神代剛、川合秀明、出牛真、小池真、茂木信宏、近藤豊
  • 学会等名: 日本気象学会2015年度春季大会
  • 発表場所: 茨城県つくば市つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] Vertical transport and removal of black carbon over East Asia in spring during the A-FORCE aircraft campaign (2014)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima, Makoto Koike, Yutaka Kondo, Hisashi Nakamura, Nobuhiro Moteki, Hitoshi Matsui, Nobuyuki Takegawa, and Kazuyuki Kita
  • 学会等名: 2014 AGU fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15
• [学会発表] Vertical transport mechanisms of black carbon over East Asia in spring during the A-FORCE aircraft campaign (2014)
  • 著者名/発表者名: Naga Oshima, Makoto Koike, Yutaka Kondo, Hisashi Nakamura, Nobuhiro Moteki, Hitoshi Matsui, Nobuyuki Takegawa, and Kazuyuki Kita
  • 学会等名: 13th International Global Atmospheric Chemistry Science Conference
  • 発表場所: Natal, Brazil
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] ミクロから全球スケールまでのブラックカーボンのモデル研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、小池真、茂木信宏、近藤豊
  • 学会等名: 第31回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] 航空機によるエアロゾルの観測とモデル研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大島長、近藤豊、小池真、茂木信宏、竹川暢之、北和之、中村尚
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-04-29
  • 招待講演