著者

Naveen CHANDRA Prabir K. PATRA Jagat S. H. BISHT 伊藤 昭彦 梅澤 拓 三枝 信子 森本 真司 青木 周司 Greet JANSSENS-MAENHOUT 藤田 遼 滝川 雅之 渡辺 真吾 齋藤 尚子 Josep G. CANADELL

出版者

Meteorological Society of Japan

雑誌

気象集誌. 第2輯 (ISSN:00261165)

巻号頁・発行日

vol.99, no.2, pp.309-337, 2021 (Released:2021-04-15)

参考文献数

92

被引用文献数

6 38

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メタン(CH4)は主要な温室効果気体の一つであり、対流圏および成層圏における化学過程にも重要な役割を果たしている。気候変動および大気汚染に関するCH4の影響は非常に大きいが、過去30年間のCH4濃度増加率や経年変動の要因については、未だ科学的な確証が得られていない。本研究は、十分に検証された化学輸送モデルを用いて、1988年から2016年の期間を対象に大気中CH4濃度をシミュレートし、逆解析によって地域別CH4排出量を推定した。まず、標準実験としてOHラジカルの季節変動のみを考慮し、大気中CH4濃度の観測データを用いた逆解法モデル、排出インベントリ、湿地モデル、およびδ13C-CH4のボックスモデルを用いた解析を行ったところ、1988年以降におけるヨーロッパとロシアでのCH4排出量の減少が示された。特に、石油・天然ガス採掘と畜産由来の排出量の減少が1990年代のCH4増加率の減少に寄与していることが明らかとなった。その後、2000年代初頭には大気中CH4濃度が準定常状態になった。 2007年からはCH4濃度は再び増加に転じたが、これは主に中国の炭鉱からの排出量の増加と熱帯域での畜産の拡大によるものと推定された。OHラジカルの年々変動を考慮した感度実験を行ったところ、逆解析による中高緯度域からのCH4排出推定量はOHラジカルの年々変動には影響されないことが示された。さらに,我々は全球的なCH4排出量が低緯度側へシフトしたことと熱帯域でのOHラジカルによるCH4消失の増加が相殺したことによって、南半球熱帯域と北半球高緯度域の間のCH4濃度の勾配は1988-2016年の間にわたってほとんど変化していなかったことを明らかにした。このような排出地域の南北方向のシフトは、衛星によるCH4カラム観測の全球分布からも確認された。今回の解析期間には、北極域を含めて地球温暖化によるCH4排出量の増加は確認できなかった。これらの解析結果は、気候変動の緩和へ向けた効果的な排出削減策を行う上で重要な排出部門を特定することに貢献できると思われる。

著者

Masayuki Takigawa Prabir K. Patra Yutaka Matsumi Surendra K. Dhaka Tomoki Nakayama Kazuyo Yamaji Mizuo Kajino Sachiko Hayashida

出版者

Meteorological Society of Japan

雑誌

SOLA (ISSN:13496476)

巻号頁・発行日

vol.16, pp.86-91, 2020 (Released:2020-05-27)

参考文献数

39

被引用文献数

3 16

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The severe air pollution events continue to occur every year during late October and early November in Delhi, forcing air/land traffic disruptions and anxiety in the daily life of the citizens. We analyze the behaviors of the air pollution events in October and November 2019 that arose from the crop-residue burning as seen using remote sensing techniques. Transport pathways and the mean transit time from the fire hotspots are evaluated using the FLEXPART (FLEXible PARTicle dispersion model). Our results suggest that the polluted regions in Delhi are partly influenced by the crop-residue burning. The uncertainty of our evaluation can be attributable to insufficient information on emission sources because the biomass burning emission based on daily-basis fire radiative power (FRP) of Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometry (MODIS) is significantly degraded by the existence of hazy clouds. In future, it is desirable to establish a dense measurement network between Punjab and Delhi for the early detection of the source signals of aerosol emissions and their transport in this region. The FLEXPART model simulation shows the transport of emission signals from Punjab to Delhi, which further expands toward the Bengal region within a span of two days.

著者

Prabir K. Patra Masayuki Takigawa Shingo Watanabe Naveen Chandra Kentaro Ishijima Yousuke Yamashita

出版者

Meteorological Society of Japan

雑誌

SOLA (ISSN:13496476)

巻号頁・発行日

vol.14, pp.91-96, 2018 (Released:2018-07-21)

参考文献数

37

被引用文献数

42

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The accuracy of chemical tracer simulations by atmospheric general circulation model (AGCM)-based chemistry-transport models (ACTMs) depends on the quality of AGCM transport properties, even when the meteorology is nudged towards the reanalysis fields. Here we show that significant improvements in tracer distribution are achieved when hybrid vertical coordinate is implemented in MIROC4.0 AGCM, compared to its predecessors AGCM5.7b based on sigma coordinate. Only explicitly resolved gravity waves are propagated into the stratosphere in MIROC4-ACTM. The MIROC4-ACTM produces “age-of-air” up to about 5 years in the tropical upper stratosphere (∼1 hPa) and about 6 years in the polar middle stratosphere (∼10 hPa), in agreement with observational estimates. Comparisons of MIROC4-ACTM simulation with observed sulphur hexafluoride (SF6) in the troposphere also show remarkable improvements over the AGCM57b-ACTM simulation. MIROC4-ACTM is characterized by weaker convective mass flux and thus older age of air in the tropical troposphere, relative to AGCM57b-ACTM. The role of convective transport on tracer simulations is depicted using vertical cross-sections of 222Rn (radon) distributions. Both the ACTM versions show similar results when compared with 222Rn measurements at remote sites. All aspects of tracer transport in MIROC4-ACTM is promising for inverse modelling of greenhouse gases sources and sinks at reduced bias.

著者

Prabir K. PATRA Edward J. DLUGOKENCKY James W. ELKINS Geoff S. DUTTON 遠嶋 康徳 笹川 基樹 伊藤 昭彦 Ray F. WEISS Manfredi MANIZZA Paul B. KRUMMEL Ronald G. PRINN Simon O'DOHERTY Daniele BIANCHI Cynthia NEVISON Efisio SOLAZZO Haeyoung LEE Sangwon JOO Eric A. KORT Suman MAITY 滝川 雅之

出版者

Meteorological Society of Japan

雑誌

気象集誌. 第2輯 (ISSN:00261165)

巻号頁・発行日

vol.100, no.2, pp.361-386, 2022 (Released:2022-04-13)

参考文献数

65

被引用文献数

8

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大気中の一酸化二窒素(N2O)は地球温暖化および成層圏オゾン減少に影響を及ぼしており、発生源ごとの放出量推定の精緻化は気候変動の政策決定において非常に重要である。本研究ではまず大気大循環モデルMIROC4を基にした化学輸送モデル(ACTM)を用いたコントロール実験を行い、大気中N2O濃度の時空間変動について現場観測等を用いた検証を行なった。本計算に際しては各種起源(土壌起源、農業起源、その他人為起源、海洋起源)について複数のインベントリを用い、合計5種類の組み合わせで計算を行なった。その結果、N2Oの大気中寿命は年々変動の影響を含め、127.6±4.0年と推定された。次に、世界各地の42地点における1997年から2019年にかけての観測結果を用いて、世界を84分割した各地域におけるN2O放出量についてベイズ手法を用いた逆解法による推定を行なった。その結果、全球の陸域および海洋起源それぞれの放出量は2000年代には12.99±0.22 および 2.74±0.27 TgN yr-1、2010年代は14.30±0.20および 2.91±0.27 TgN yr-1と推定された。 地域別に見ると、南極海周辺での海洋起源放出量について既存インベントリが過大評価傾向にあることがわかった。一方熱帯域および中高緯度域の地表からの放出量についてはそれぞれ過少および過大評価傾向にあったと考えられ、別の観測の結果とも整合的であった。また全球の陸域および海洋起源放出量の時間変動についてはエルニーニョ・南方振動と強い相関が見られた。地域ごとの陸域起源放出量の2000年代と2010年代の間の変化量について調べたところ、北アメリカ、中央および熱帯アメリカおよび中央アフリカ、南、東および東南アジアで増加傾向が見られた。一方ヨーロッパでは減少する傾向が見られたが、これは化学工業に起因すると推定された。また15地域中3地域(東アジア、北アメリカおよび中央アフリカ)および南極海において、季節変化について今後の改良が必要なことが示唆された。陸域生態系モデル(VISIT)による推定放出量を用いた場合、観測から推定される1978年以降の増加速度をよく再現しているが、一方で窒素肥料の施肥から大気への放出にかかる変換時定数については改めて検討する必要があることが示唆された。

著者

Masayuki Takigawa Prabir K. Patra Yutaka Matsumi Surendra K. Dhaka Tomoki Nakayama Kazuyo Yamaji Mizuo Kajino Sachiko Hayashida

出版者

Meteorological Society of Japan

雑誌

SOLA (ISSN:13496476)

巻号頁・発行日

pp.2020-015, (Released:2020-04-06)

被引用文献数

16

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The severe air pollution events continue to occur every year during late October and early November in Delhi, forcing air/land traffic disruptions and anxiety in the daily life of the citizens. We analyze the behaviors of the air pollution events in October and November 2019 that arose from the crop-residue burning as seen using remote sensing techniques. Transport pathways and the mean transit time from the fire hotspots are evaluated using the FLEXPART (FLEXible PARTicle dispersion model). Our results suggest that the polluted regions in Delhi are partly influenced by the crop-residue burning. The uncertainty of our evaluation can be attributable to insufficient information on emission sources because the biomass burning emission based on daily-basis fire radiative power (FRP) of Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometry (MODIS) is significantly degraded by the existence of hazy clouds. In future, it is desirable to establish a dense measurement network between Punjab and Delhi for the early detection of the source signals of aerosol emissions and their transport in this region. The FLEXPART model simulation shows the transport of emission signals from Punjab to Delhi, which further expands toward the Bengal region within a span of two days.