微量大気化学物質の地球規模全球モデルの開発と応用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10558083
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 北田 敏廣 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40093231)
• 研究分担者: 倉田 学児 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90283506) ; 石坂 隆 名古屋大学, 大気水圏科学研究所, 助教授 (50022710) ; 近藤 豊 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (20110752)
• キーワード: 化学輸送モデル / 地球規模 / バイオマス燃焼 / NOx / オゾン / 積雲対流 / 雷光 / 数値解法

研究概要

地球規模での人為および自然の化学物質の大気排出が対流圏大気の組成にどう影響するかを予測できる全球モデルの開発を行う。具体的には、(1)発展途上国における化石燃料使用の急速な増加、(2)農耕等に端を発する大規模な森林火災、(3)航空機による下部成層圏での窒素酸化物等の排出、(4)水田や家畜からのメタン等の人為的な微量化学物質の排出が、(5)雷放電による窒素酸化物排出、(6)植物起源の炭化水素排出、(7)海洋からのいおう化合物やハロゲン発生、(8)火山によるいおう化合物等の排出、(9)黄砂等の地表からの微粒子の発生など自然発生源との相互作用でどのようなことが生じうるかを模擬できる全球モデルの開発を狙う。そのために、輸送過程(移流・拡散・サブグリッド積雲対流)、化学反応(気相系、異相系、液相)、沈着(雲生成・降水生成に基づく湿性沈着、乾性沈着)の各プロセスを含む包括的なオイラー型全球モデルを構築する。平成10年度には、全球モデルの構築に向けて以下の研究を行った。(1)基礎となるモデルのコンピュータープログラムの完成を目指し、(a)エアロゾル生成・輸送と異相系化学反応のモデル化、(b)遠隔地の極低濃度条件での化学反応系の検討を行った。また、(2)モデルシミュレーションに対する化学入力情報の整備を行い、特に、排出源に関して、(a)NOxの化石燃料燃焼、雷光、土壌、生物体燃焼、航空機による排出、(b)人為揮発性炭化水素(VOC)、自然起源VOCの発生源の調査を行い、データベースを作成した。さらに、(3)モデルシミュレーションに対する気象入力情報の整備の一環として、1994年の全球気象情報の収集(ECMWF)、加工およびデータベースの作成を行った。(4)モデル検証のための情報収集として、 (a)アジア、太平洋地域における沈着量データの収集とデータベースおよびマップの作成、(b)PEM-Westを始め国内外の観測データ情報の収集、データベースの整備を行った。また、(5)以上のデータをもとに、1994年2-3月および9-10月について東アジアを対象にモデルシミュレーションを行い、良好な結果を得た。

研究成果

• [文献書誌] T. Kitada, K.Okamura,and S. Tanaka: "Effects of topography and urbanizaiton on local winds and thermal environment in the Nohbi Plain, coastal region of central Japan: A numerical analysis by mesoscale meteorological model with a k-ε turbulence model." Journal of Applied Meteorology.Vol.37. 1026-1046 (1998)
• [文献書誌] Kitada, T., Okamura, K., Nakanishi, H., and Mori, H.: "Production and transport of ozone in local flows over central Japan -Comparison of numerical calculation with airborne observation." Air Pollution Modelling and Its Application XIII. (in press). (1999)
• [文献書誌] Kitada, T., and Nishizawa, M.: "Modeling study of the long range transport of acidic pollutants over east Asia and the west Pacific ocean-Sensitivity of acid deposition to scavenging model parameters and emission source distribution." Journal of Global Environmental Engineering, JSCE. Vol.4. 1-29 (1998)
• [文献書誌] Azad, A. K., and Kitada, T.: "Environmental pollution and its control in Dhaka, Bangladesh: Implications of urbanization" Journal of Global Environmental Engineering. Vol.4. (127-150)
• [文献書誌] Kitada, T., Nishizawa, M., and Kondo, Y.: "Long range transport NOx, NOy, 03 and Sox over east Asia and the western Pacific ocean in winter season-A numerical analysis." Air Pollution Modeling and Its Application XII, Plenum Press, New York. 205-215 (1998)
• [文献書誌] Azad, A.K., and Kitada, T.: "Characteristics of the air pollution in the city of Dhaka, Bangladesh in winter" Atmospheric Environment. Vol.32. 1991-2005 (1998)
• [文献書誌] Kitada, T., and Azad, A.K.: "Study on the airpollution control system for Dhaka, Bangladesh" Environmental Technology. Vol.19. 443-459 (1998)
• [文献書誌] 北田敏廣、西沢匡人、倉田学児、千田幸広、鶴田治雄、近藤豊: "東南アジアにおけるバイオマスバーニングの対流圏大気化学に及ぼす影響-1,994年9-19月事例のモデルシミュレーション" 第9回大気化学シンポジウム講演集. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Kondo, Y. et al.: "Assessment of the uncertainties in the NO2 and 03 measurements by visible spectrometers" J.Atmos. Chem.(in press). (1998)
• [文献書誌] Kondo, Y. et al.: "Balloon-borne optical counter for in situ aerosol measurement" J. Atmos. Chem.(in press). (1998)
• [文献書誌] Kondo, Y. et al.: "Denitrification observed inside the Arctic vortex in February, 1995" J. Geophys. Res.Vol.103. 16221-16223 (1998)