| 研究課題/領域番号 |
15J10465
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐谷 茜 東京大学, 工学(系), 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| キーワード | 放射性物質 / 沈着過程 / 降水 / データ同化 / 同位体 |
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| 研究実績の概要 |
福島第一原子力発電所より放出された放射性物質セシウム137の大気中における挙動を明らかにするため、使用する同位体領域気象モデルIsoRSMによる数値実験を進めた。
まず、解像度を10㎞から5㎞に引き上げ、モデル内で設定した放出点の位置情報の調整を行った。結果、原発周辺の濃度を過小評価していた従来の結果を改善した。また、共同研究者により実装が進められていたセミラグランジアン輸送スキームを同位体輸送過程に適用した場合、さらに大気境界条件を従来用いていたNCEP再解析データに代えて気象庁メソ予報モデルGPV-MSMを適用した場合、それぞれについても実験した。結果を、2011年3月のセシウム137の関東・東北における定時降下物の観測結果と比較したところ、観測値に対して実験結果が0.5-2倍の範囲内に含まれるデータ数が、上記の変更を施した場合において最も多いことが分かり、輸送過程と大気境界条件の調整による精度の改善を達成した。
次に、解析雨量を簡易的に同化し、モデル出力のセシウム137の湿性沈着量分布を、2011年3月18日-27日について再分布させた。検証の結果、1日ごとの観測値では解析雨量を適用した場合に改善が見られた。これは、2011年3月21－23日に関東地方に降雨に伴い放射性物質が多く降下したことで形成されたホットスポットの再現精度が向上したことでもあり、成果の重要性は大きい。
2015年12月に参加したAGU Fall Meetingで発表された放射能濃度の観測データを利用し検証を進めた。その過程で発覚したバグを修正し、再度実験・追加の解析を行った。結果、計算期間中の積算沈着量の比較において、時空間解像度の高い大気境界条件を用いた感度実験結果の再現精度が従来の結果よりも顕著に改善された。2015, 2016年の水文・水資源学会研究発表会において上記結果のポスター発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り、解像度の引き上げや輸送スキームの変更により向上させ、さらに異なる大気境界条件を用いた場合の感度実験も実施し、モデルの精度向上に必要な工程を初年度に実施できた。また、解析雨量を用いモデルで計算された湿性沈着分布を観測された雨量に応じて再分布させる方法も、実験結果の精度を上げることが示され、次段階で実施予定の降水データ同化の本ケースへ適用した場合の有用性も示唆する結果を得られた。得られた結果については予定していた通り国内外の学会で口頭発表を行い、参加者との議論も活発に行えた。
実験結果の検証には、原子力規制庁が取りまとめて公開している、関東地方7地点で2011年3月に観測されたセシウム137の積算沈着量を比較用の観測データとして用いていた。しかし、観測データ数の少なさを指摘されたこと、また当初使用予定だった航空機モニタリング調査データが非公開となっているものがあったことから、27年度8月以降、観測情報の収集を新たに始めた。このため事業を28年度に繰り越した。繰越期間中、新たにデータ数の多い放射性物質濃度の観測情報を入手し、空間線量と濃度の換算を実施したりし、データ収集は着実に進めることができた。また、新たに入手した観測値を用いて解析を行うにあたり、モデルのバグが発覚し修正を施し再度解析を行い、また降水が1mm以上観測された日のみの比較をするといった追加の解析も並行して進めた。
事業の繰り越しを行ったが、観測データを多く収集し解析を詳細に行い、さらに、より計算量の多い降水データ同化の作業に移る前にモデルのバグの発見と修正を行えたことから、次年度以降の作業へスムーズに移行でき十分な検証用観測データによる精度の高い検証が将来的にできる環境を整えられたことから、最終的には順調な進捗状況であったと言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度に実施した、モデルの精度向上、感度実験の結果、解析雨量を用いた湿性沈着量分布の再分布手法について、繰越期間に追加した解析結果も含め論文投稿および学会発表を行う。また、27年度に新たに入手した空間線量の観測データを利用し、空間線量とモデルで計算されたセシウム137の濃度について時系列推移を比較する。これにより、放射性プリュームが関東地方に接近した2011年3月20日以降の放射性物質の詳細な挙動とモデルの再現精度を調査する。この新たな解析結果は論文を投稿する際に27年度の結果と合わせて発表する。また、参加する学会では福島第一原子力事故を扱ったセッションに参加し、本研究で扱う大気中のシミュレーションだけでなく、流出課程や水道水に与える影響等を調査した研究内容に関しても議論を交わすよう努め、今後のモデル開発に役立てるようにする。
更に、降水データ同化を開始する。近年では、衛星観測データを利用したり、降水量ではなく降水確率を同化させたりする手法が発表されており、まずこれらの最新結果について文献による調査や外部の研究機関の研究員と打ち合わせを行って理解を深め、テストシミュレーションを本研究の対象領域・期間について実施する。また、計算には十分な計算環境が必要となるため、必要に応じてワークステーションを購入し数値計算を行う。また、実験と並行し、放射性物質のデータ同化に必要な同位体データの収集や、空間線量のデータ同化についても実装を試みる。
また、今後の原発事故対策の観点から必要とされるシミュレーション結果や発表の方法などについて現状を把握するため、原発を所有する地方自治体や研究機関とコンタクトを取り、研究結果の実践的な応用面でも調査を進めていく。
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