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

2016 年度 実績報告書

• 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、気象研究所地球システムモデルを構成する全球エアロゾル化学気候モデルの開発・改良を継続して行った。またモデルの再現性を確認するために、多点での地上観測および航空機観測により得られた観測結果とモデル計算結果との比較を行った。開発したモデルは、ブラックカーボン（黒色炭素粒子）の主要な発生源である東アジア域で、ブラックカーボン濃度の季節変動や鉛直分布の観測結果を定量的に再現することができた。また遠方域である北極域では、従来の変質過程（ブラックカーボンの混合状態の変化）を用いた計算では、観測されたブラックカーボン濃度を大幅に過小評価し、季節変化を再現することができなかったのに対し、開発したモデルでは、ブラックカーボンの季節変化の再現性が大きく向上した。また従来の降水による除去過程を用いた計算では、特に太平洋域において上部・中部対流圏中でのブラックカーボン濃度を過大評価したのに対し、開発したモデルでは、鉛直分布の再現性が向上した。従来の気候モデルでは、ブラックカーボンの時空間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、今後のブラックカーボンの気候影響評価を行う上で非常に重要である。さらに、大気中に大量に放出されたブラックカーボンが地表面気温や降水量に及ぼす影響をモデルで評価することで、ブラックカーボンの気候影響に関する新たな知見を得ることができた。またエアロゾル観測のデータベースの整備を行うことで、気候モデルの不確定性を評価・低減する手法の確立に貢献をした。これらの研究成果は、学術論文として掲載され、今後のモデル検証・評価を行う上で非常に重要である。

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

初年度から本年度にかけて、全球エアロゾル化学気候モデルの開発・改良を継続して実施した。特に従来の気候モデルで採用されている表現と比較して、ブラックカーボンの変質過程、放射過程、湿性沈着過程などについて新しいスキームの開発・導入を実施した。またモデルを用いて、エアロゾルの時空間分布・放射特性の計算を実施し、多点での地上観測および航空機観測により得られた観測結果とモデル計算結果との比較を行うことで、モデルの再現性の検証を実施した。さらに、ブラックカーボンの気候影響やモデルの不確定性の評価・低減に関する新たな知見が得られ、今後のモデル検証・評価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

開発したモデルによる計算結果と観測結果との比較を引き続き実施する。とくにリモートセンシング観測や北極域での地上観測との比較を行うことで、モデルで計算されるエアロゾルの広域的な輸送過程や地表面への沈着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

年度末に予定していた研究打ち合わせが次年度に延期になり、本年度に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

全球モデルの計算結果のデータ解析および成果の取りまとめには、電子計算機および計算機関連機器が必要である。この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。研究成果公表のためには、論文投稿料が必要であるので、論文投稿に関わる費用を計上した。

研究成果

• [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: Bulletin of the American Meteorological Society 巻: - ページ: -
  • DOI: doi:10.1175/BAMS-D-15-00317.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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: Scientific Reports 巻: 6 ページ: -
  • DOI: doi: 10.1038/srep28427
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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）
  • 年月日: 2016-10-14 – 2016-10-14
• [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
  • 年月日: 2016-09-05 – 2016-09-05
  • 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）
  • 年月日: 2016-06-30 – 2016-06-30
  • 国際学会