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2015 年度 実施状況報告書

次世代型エアロゾル統合モデルの開発による直接・間接効果の高精度評価

研究課題

研究課題/領域番号 26740014
研究機関名古屋大学

研究代表者

松井 仁志  名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードエアロゾル / エアロゾルモデル開発 / 気候影響 / 領域3次元モデル / ブラックカーボン / 新粒子生成 / 有機エアロゾル / 大気環境
研究実績の概要

大気中に浮遊する微粒子(エアロゾル)は太陽放射の散乱・吸収(直接効果)や雲・降水過程への影響(間接効果)を通して、地球の放射収支に対して重要な役割を果たしている。しかしながら、その推定の不確定性は非常に大きく、気候変動予測における大きな不確定要因の1つになっている。本課題では、これまでのエアロゾルモデルでは十分に表現されてこなかった大気中の素過程(粒子生成過程・有機エアロゾルの生成過程・ブラックカーボンエアロゾル(BC)の変質過程)を微物理・化学過程の理論に基づいて表現するエアロゾルモデルを開発する。そして、直接・間接効果の推定において重要となるエアロゾルの光学特性・放射効果・雲凝結核特性の推定精度の向上を目指すとともに、各素過程・パラメータの重要性・不確定性を明らかにする。

平成27年度は、前年度に開発したエアロゾルモデルの検証を行った後、エアロゾル(主にBC)の放射影響や雲凝結核特性に関する評価を行った。まず、エアロゾルの排出時の粒径分布・混合状態(各粒子の化学組成)の不確定性がBCの直接放射強制力の推定に対してファクター2程度の不確定性をもたらすことを明らかにした。BCの放射影響の推定において、排出源におけるエアロゾルの粒径分布と混合状態のパラメータ、変質過程に伴う光吸収量の増大効果効果が重要な役割を果たし、これらのパラメータ・素過程をモデルにおいて表現することの重要性を示した。また、BCの雲凝結核特性の粒径・混合状態依存性を解像した場合としなかった場合では春季東アジア域のBC全質量濃度の推定量が10%程度、雲凝結核として不活性なBC質量濃度の推定量が40-60%程度変わることを示し、モデルにおいてBCの雲凝結核特性の粒径・混合状態依存性を解像することの重要性を示した。

これらの研究成果をとりまとめ、アメリカ地球物理学連合の査読付国際誌に主著論文2本を掲載した。

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

平成27年度は、エアロゾル統合モデルの検証を行い、各素過程・パラメータの不確定性がエアロゾルやその放射効果・雲凝結核特性の推定精度に対してどのような影響を及ぼすのかを明らかにした。これらの成果は当初計画とは順序が多少前後しているものの、概ね計画通りである。また、論文投稿・出版については当初の計画以上の成果をあげることができた。
これらの理由から本研究課題は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後の研究では、東アジア域におけるエアロゾルのモデルシミュレーションを継続して行い、過去(1850年)から将来(2100年)にかけての化学成分の排出量の変化に対してエアロゾルの各素過程がどのように応答し、放射強制力の推定がどのように変わるかを調べる。特に、有機エアロゾルの生成過程やBCの変質過程の詳細モデルを導入することによって排出量の変化に対するエアロゾルの応答がどのように変化するのかを素過程の相互作用を含めて定量的に評価する。

次年度使用額が生じた理由

平成27年度の使用額は当初予定していた予算額と概ね同程度であった。
平成26年度末に次年度使用額が生じたため、それと同程度の額が次年度使用額となる。

次年度使用額の使用計画

平成28年度は計算機費、論文投稿費、学会参加・旅費などへの使用を予定している。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Black carbon simulations using a size- and mixing-state-resolved three-dimensional model: 1. Radiative effects and their uncertainties2016

    • 著者名/発表者名
      Matsui, H.
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Atmos.

      巻: 121 ページ: 1793-1807

    • DOI

      doi:10.1002/2015JD023998

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Black carbon simulations using a size- and mixing-state-resolved three-dimensional model: 2. Aging timescale and its impact over East Asia2016

    • 著者名/発表者名
      Matsui, H.
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Atmos.

      巻: 121 ページ: 1808-1821

    • DOI

      doi:10.1002/2015JD023999

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] エアロゾルの数・粒径・混合状態を予測する新世代モデルの開発と検証:2014年度正野賞受賞記念講演2015

    • 著者名/発表者名
      松井仁志
    • 雑誌名

      天気

      巻: 62 ページ: 569-580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An evaluation of simulated particulate sulfate over East Asia through global model intercomparison2015

    • 著者名/発表者名
      Goto, D., T. Nakajima, T. Dai, T. Takemura, M. Kajino, H. Matsui, A. Takami, S. Hatakeyama, N. Sugimoto, A. Shimizu, and T. Ohara
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Atmos.

      巻: 120 ページ: 6247-6270

    • DOI

      doi:10.1002/2014JD021693

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling particle nucleation and growth over northern California during the 2010 CARES campaign2015

    • 著者名/発表者名
      Lupascu, A., R. Easter, R. Zaveri, M. Shrivastava, M. Pekour, J. Tomlinson, Q. Yang, H. Matsui, A. Hodzic, Q. Zhang, and J. D. Fast
    • 雑誌名

      Atmos. Chem. Phys.

      巻: 15 ページ: 12283-12313

    • DOI

      doi:10.5194/acp-15-12283-2015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 混合状態解像モデルを用いたブラックカーボンとその放射強制力の不確定性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      松井仁志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-27
  • [学会発表] ブラックカーボンとその放射強制力の不確定性:混合状態解像モデルを用いた感度実験2015

    • 著者名/発表者名
      松井仁志
    • 学会等名
      日本気象学会2015年度春季大会
    • 発表場所
      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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