| 研究課題/領域番号 |
16J02111
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
葛西 光希 北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | 温室効果ガス / 衛星観測 / データ解析 / 時系列変化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，衛星観測により得られた二酸化炭素（CO2）およびメタン（CH4）濃度から，局地的な濃度変化を抽出することで，吸収・排出源の同定を目的としている．使用している衛星観測データは，温室効果ガス観測技術衛星（GOSAT）およびOrbiting Carbon Observatory-2（OCO-2）による観測により得られている．GOSATは2009年の打ち上げから8年以上観測を続けていることや，回帰周期が3日となる衛星軌道をとっていることから，時系列変化を解析することに適している．一方，OCO-2は回帰周期が16日と長いものの，空間解像度が1.29 km × 2.25 kmと高く，都市などの局地的な排出源について面的な分布を解析することに適している．
まず，全球規模の温室効果ガス濃度変化では緯度変化が卓越することに着目し，CO2およびCH4濃度の季節振動振幅および年増加率を解析した．大気モデルデータに対しても同様の解析を行い，温室効果ガスの季節振動振幅は，北半球では緯度の増加に伴い振幅が増加すること，南半球では相対的に季節振動の振幅が小さくなることを確認した．また，大気モデルデータとの比較から，衛星観測データでは濃度変化をより鋭敏に捉えていることが明らかになった．
つづいて，衛星観測データに含まれる外れ値を除去するためにスクリーニング手法の開発を試みた．本研究では，温室効果ガス濃度の統計量（平均および標準偏差）に着目したスクリーニングを行うことにより，外れ値を除去しつつ，解析対象とするデータ点数を飛躍的に増大させた．その上で，温室効果ガス濃度の時間変化・空間変化に関する解析を行い，衛星観測データから恒常的に見られる都市域におけるCO2濃度の増加や，特定の期間に現れる局地的な温室効果ガス濃度変化を抽出した．
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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
本研究では，衛星観測により得られた二酸化炭素（CO2）およびメタン（CH4）濃度から，局地的な濃度変化を抽出することで，吸収・排出源の同定を行っている．採用第1年度目では，領域規模についての解析を行う前段階として，全球を対象とした解析を進めた．
まず，全球規模での温室効果ガス濃度変化について緯度変化が卓越することに着目し，CO2およびCH4の季節振動振幅および濃度増加率の緯度変化について解析を行った．また，今後特定の領域に着目して解析を行うことを勘案すると，時系列変化を解析するためには有効なデータ点数を増加させることが課題となる．そのため，衛星観測データの温室効果ガス濃度の統計量（平均および標準偏差）に着目したスクリーニング手法の開発を進めている．さらに，GOSATの観測データだけでなくOrbiting Carbon Observatory-2（OCO-2）のデータについても解析を行い，10 km以下の空間解像度で面的な濃度変化を明らかにした．
当初計画では一酸化炭素（CO）濃度の解析も予定しており，そこまでは着手できなかったが，概ね予定通りに研究が進捗している．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで，全球を対象に衛星観測により得られた温室効果ガス濃度データについて解析を進めてきた．今後は，衛星観測データの解析により得られた温室効果ガス濃度の特徴的な時空間変動イベントに対して，より詳細な解析を行う．
研究を推進するために，大気輸送モデルを用いた数値実験を行い，計算結果を解析対象に加える．数値実験は，温室効果ガス濃度の時空間変化を計算するとともに，風向・風速などの気象要素に着目してイベント発生時・非発生時における気象場の比較を行うことを目的としている．一般に，観測により得られる物理量にはさまざまな要因が複数含まれるが，大気輸送モデルを活用して得られた気象場に着目することにより人為起源・自然起源の温室効果ガス排出を分離するなど，特徴的な時空間変動イベントが生じた原因の推定を進めていく．
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