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2015 年度 実績報告書

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

研究課題/領域番号 26701004
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)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードエアロゾル / 黒色炭素粒子 / 大気化学 / 気象 / 放射 / 全球モデル / 混合状態 / 大気環境
研究実績の概要

本年度は、気象研究所の地球システムモデルを構成する全球化学気候モデルに組み込むためのエアロゾルモジュールの開発・改良を継続して行った。特に、モデルでの多様なエアロゾル表現(エアロゾルのサイズ分布やブラックカーボン(黒色炭素粒子)の混合状態など)に応じたエアロゾルの放射特性モジュールの開発を中心に行った。その結果、他エアロゾル化学成分との内部混合に伴うブラックカーボンの太陽光吸収の増大効果を従来よりも高精度で推定することが可能となった。また、エアロゾルが積雲対流活動に伴い上部対流圏・下部成層圏へ上方輸送される過程と、積雲対流活動に伴い降水により大気中から除去される過程を同時に整合的に扱うスキームを新たに開発することで、ブラックカーボン濃度の高度分布の再現性を従来よりも大きく向上させることができた。従来の全球モデルでは、ブラックカーボンの放射特性や高度分布の再現性に大きな不確定性が含まれていたので、本研究により得られた成果は、今後のモデル開発・モデル研究を行う上で非常に重要である。さらに、本研究で考案した研究手法と西太平洋域において実施されたエアロゾル航空機観測結果を組み合わせることで、東アジア域での冬季と春季におけるブラックカーボンの輸送過程および除去過程の違いについて新たな知見を得ることができた。本研究成果は、学術論文として掲載され、今後のモデル開発・検証を行う上で非常に重要である。

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

本年度までに、気相成分とエアロゾル成分を整合的に取り扱うことができるエアロゾルモジュールおよび気相化学反応モジュールの開発・改良、エアロゾルのサイズ分布とブラックカーボンの混合状態に基づいたエアロゾル放射特性モジュールの開発、エアロゾルの降水による除去過程の改良、積雲対流活動に伴うエアロゾルの鉛直輸送過程と除去過程のスキームの開発などを実施し、今後のモデル開発・改良を行う上で必要不可欠な研究成果をあげることが出来た。また、ブラックカーボンの湿性沈着過程や輸送過程などについて新たな知見が得られ、今後のモデル検証を行う上で必要不可欠な研究成果をあげることが出来た。

今後の研究の推進方策

初年度から実施している全球エアロゾル化学気候モデルの開発および改良を継続する。モデルを用いて、エアロゾルの時空間分布・放射特性の計算を実施し、モデル結果と観測結果との比較を引き続き実施する。観測との比較では、これまでに広域的・長期的に実施されてきた、多点での地上・衛星観測の結果を使用して、エアロゾルの広域的な空間分布・放射特性を決める過程の検証を実施する。このような観測結果との比較や様々な数値実験を通じて、モデルの改良を引き続き実施し、モデルの完成度を高める。改良したモデルを用いて、ブラックカーボンの時空間分布・加熱分布を明らかにし、エアロゾルの直接放射効果について新たな評価を与える。最終的に、本研究により得られる成果を学術論文としてまとめる。

次年度使用額が生じた理由

別の本年度採択の研究費(二国間交流事業)による外国出張を行うことになったため、計画当初に予定していた時期の海外出張を取りやめることになり、旅費を使用する機会がなくなったことが主な理由としてあげられる。

次年度使用額の使用計画

全球エアロゾル化学気候モデルの開発およびモデル計算には、大容量のモデル計算結果を高速に保存するための装置、および計算機関連機器が必要であるので、より性能の高い計算機機器を導入するために、必要な設備備品費・消耗品費を計上した。また、国内外の研究者との詳細な討論や情報交換、及び国内外の学会にて研究成果を発表するための旅費を計上した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] マックスプランク化学研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク化学研究所
  • [雑誌論文] Effects of wet deposition on the abundance and size distribution of black carbon in East Asia2016

    • 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 ページ: -

    • DOI

      doi: 10.1002/2015JD024479

    • 査読あり / 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
  • [学会発表] Aging of black carbon and its impact on the spatial distribution and radiative effect using a MRI global model2015

    • 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 – 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 effect2015

    • 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 – 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 model2015

    • 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 – 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 – 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 – 2015-05-23

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公開日: 2017-01-06  

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