2019.1.11S-12

(SLCP)

S-12 SLCP

JAXA

terry-nkj@ni:y.com

IPCC1.5CSPR-SPM�

1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 IPCCAR5-SPM�

IPCC1.5

l CO2

l 

• 

~0.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

IPCC1.5CSPR-Ch1�

CO2,Aerosol=0,OtherGHGsconst

CO2=0,OtherGHGsconst

IPCC-AR5: ΔR ( l  CO2: +1.7 Wm-2 l  other GHG:+1.

•  l  Aerosol RF: -1

•  1.5C : -0.7

GHG,Aerosol=0

GHG=0,Aerosolconst

IPCC1.5

Aerosol ΔT ~+0.3° CO2

ΔT ≈ γλΔRλ

γ∼

4 3 2 1 0

Wm

-2

1.0

0.5 0

-0.5

l  COP21:2 1.5

l  IPCC:1.5

l  LLGHG SLCP,

��������l  SLCP

(UNEP 2011) l 

(CCAC) l 

(APCAP)

UNEP (2011)�SLCP:

UNEP

SLCP

l l 

l  l  CO VOC

BC, NOx

S12

(b) India

2010(Base)

SSP

(a) China

2010(Base)

SSP32050SO2 BC

2050

SSP32050SO2 BC

SSP2SSP12050

SSP1-T300 2050

l  SSPIPCC

l  SLCP SSP

BC2010

SO2 2010 SO2 2010

SSP5 SSP3

SSP2

SSP1 SSP4

•  •  •  •  •  •  •  GDP

•  • 

•  •  •  •  GDP

•  •  •  •  •  •  •  GDP

•  •  •  •  •  •  •  GDP

0

100

200

300

400

500

600

19801990200020102020203020402050

COEmission

(TgCO)

0

10

20

30

40

50

60

19801990200020102020203020402050

SO

2Emission

(TgSO

2)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

19801990200020102020203020402050

NOxEm

ission

(TgN

Ox)

l  *(,$� ���&)+%���NOx �� "�*(,��������!�#*(,��

l  *(,$����� ���OH�����*(,��� ����*(, ��-%',��� ��.�

SO

CH

NOxCO

CH

BC

l  EoPmid

l  S-12 2D-EoPmid-RESBLDTRT 0.3

SO2

BC

SLCP

AIM/SLCP 2030 2050

2030 2050

2 SLCP

s12contest@nies.go.jp

• • 

• •  2050

•  2030 CSV•  2050 CSV

2019 2 28 5 SLCP s12contest@nies.go.jp

2

NICAM-Chem-simulated aerosols and ozone during August 2007

WRF-CMAQ （Morino et al., 2010）

Circles mean measurement (CAWNET&EANET)

図中の印は観測(CAWNET)

0.01� 0.02� 0.05� 0.1� 0.2� 0.5� 1� 2� 5� [µg/m3]�

0.5� 1� 2� 3� 5� 10� 20� 30� 50� [µg/m3]�

0.01� 0.02� 0.05� 0.1� 0.2� 0.5� 1� 2� 5� [µg/m3]�

0.5� 1� 2� 3� 5� 10� 20� 30� 50� [µg/m3]�

Elemental carbon (Primary particles)

Sulfate (Secondary particles)

Ozone

Circles mean measurement (CAWNET)

NICAM-Chem: Atmospheric aerosol-chemistry model coupled to NICAM

Validation (East Asia) by Goto et al. (2015)

Nonhydrostatic ICosahedral Atmospheric Model (NICAM)

Aerosol Optical Depth (dx=14km) NICAM-Chem-simulated aerosols and ozone during August 2007

WRF-CMAQ （Morino et al., 2010）

Circles mean measurement (CAWNET&EANET)

図中の印は観測(CAWNET)

0.01� 0.02� 0.05� 0.1� 0.2� 0.5� 1� 2� 5� [µg/m3]�

0.5� 1� 2� 3� 5� 10� 20� 30� 50� [µg/m3]�

0.01� 0.02� 0.05� 0.1� 0.2� 0.5� 1� 2� 5� [µg/m3]�

0.5� 1� 2� 3� 5� 10� 20� 30� 50� [µg/m3]�

Elemental carbon (Primary particles)

Sulfate (Secondary particles)

Ozone

Circles mean measurement (CAWNET)

Aerosol-Chemistry module +

研究動機

全球雲解像モデル＋エアロゾル化学統合モデル “NICAM-Chem”を開発してきた。

4/9

人工衛星による地表面PM2.5濃度の推定の問題点

人工衛星の短所を克服するために全球規模高解像度モデルが必要

NICAM-Chemによる大気汚染物質の全球高分解能分布を得たい！

NICAM

PM2.5 by SPRINTARS O3 by CHASER

!  鉛直積算量AOD (エアロゾル光学的厚さ)から地表面PM2.5を推定 !  高い地表面反射率の場所 (都市域・砂漠) はリトリーバル精度低下 !  極軌道衛星による観測 (LT14時頃の1日1回サンプリング) !  雲があるピクセルではAODリトリーバルは不可能

Uniform grid (Global) Diamond/Stretched grid (Regional)

Regional calculation Global calculation

RESOURCE INFORMATION Language: Fortran Program size: 100,000 lines Method: Finite volume method,

Runge-Kutta 4th

Parallelization: MPI+Thread Effective parallelism: 99.99%

(Strong) Parallel efficiency: 51.4% (Strong)

10km stretching, app. 10000 NH/month 14km global, app. 20000 NH/month

Scale-up

Regional New nesting

14NICAM-Chem

SLCP

15 NICAM-Chem2011 11 17

NICAM-Chem

-3

-2

-1

0

1

2

3

黒色炭素 硫酸塩

エネルギー収支の変化

大気上端 大気層 地表面

テーマリーダー：九州大学　応用力学研究所　教　授　竹村 俊彦／東京大学　大気海洋研究所　准教授　芳村　圭

探索による気候変動対策の推進探索による気候変動対策の推進

（用語説明）※１短寿命気候汚染物質：大気中での寿命が数日から数十年と比較的短く、気候変動への影響力を持つ物質。メタンやオゾン、黒色炭素など様々な物質が含まれる。※２排出インベントリ：どのような大気汚染物質がどこから、どれだけ排出されているかを示すデータベース。※３逆推計：観測から得られた結果を元に、大気汚染物質がどこから、どれだけ排出されているかを推定する方法。※４AIM/Enduse：輸送量や冷暖房など将来のエネルギーサービス需要量を前提として、様々なエネルギー消費機器やエネルギー種の中から、初期費用と運転費用の合計が最小と なるような技術やエネルギーの組み合わせを計算するモデル。炭素税の導入によって、省エネルギーが進んでいく過程をシミュレートすることができる。

センター参与・教授　東京大学名誉教授　中島　映至

黒色炭素は、硫酸塩とは対照的に、大気を加熱して地表面を冷却するはたらきを持っている(図8(f))。これに対して大気の“調節機能”がはたらくために、気温の変化は小さくなるが、降水量は顕著に変化する。黒色炭素（BC）や二酸化硫黄（SO2）の排出量が増減すると、気候（気温や降水量）が変わることによって大洪水に晒される人口が増えてしまう可能性がある(図8(g))。　　

透明な微粒子である硫酸塩エアロゾルの前駆気体である二酸化硫黄 (SO2) を削減すると想定通りの気温上昇となる (図8(a))。一方、黒い微粒子である黒色炭素 (BC) を削減しても効果的な気温低下は期待されない (図8(b))。ただし、地上気温以外の気候変動や地域規模の気候変動については引き続き研究調査が必要である。温室効果気体であるオゾンの前駆気体である窒素酸化物 (NOx) を削減すると、同じく温室効果であるメタンが増加したり太陽光を散乱する硝酸塩エアロゾルが減少したりするため、必ずしも温暖化緩和にはならない(図8(c))。アジア域ではSLCPの濃度が高く、呼吸器・循環器死亡数増加や寿命の短期化が顕著である(図8(d))。コメの収量は、オゾン濃度増加により顕著に低下する一方、エアロゾル濃度の増減では、直達光だけではなく植物に有効な散乱光の増減の影響があり地域によって異なる (図8(e))。

SLCPによる気候変動・健康・農業・水循環・水災害影響の評価

図8 (d)

図8 (e)

図8 (f)

図 8 (g)2001～2010のO3による水稲収量変化率

燃料起源BC排出量ゼロの場合の水稲収量変化率

PM2.5 関連死亡数推定分布 (人 /250km2)

研究期間：平成 26研究期間：平成 26～30年度30年度研究期間：平成 26～30年度

人為起源SO2排出70%削減時の地上気温変化図8 (a) 図8 (c)人為起源BC排出70%削減時の地上気温変化図8 (b)

　SLCPのうち、光化学オキシダントの主要物質であるオゾンなどの気体は、二酸化炭素と同様に赤外線を吸収して大気を暖める効果があります。一方、PM2.5 などの大気浮遊粒子状物質（エアロゾル）は、右の図のとおり様々な性質の物質が混在しており、トータルとして太陽光を反射する効果が大きく大気を冷やすと考えられています。つまり、単純なSLCPの削減では地球温暖化を加速させてしまう可能性があり、定量的理解に基づいた削減目標を設定する必要があります。

透明・白いエアロゾル増加すると太陽光が散乱しやすくなる　→地球が受け取るエネル　ギーが減って大気が冷える

黒いエアロゾル増加すると太陽光を吸収しやすくなる　→地球が受け取るエネル　ギーが増えて大気が暖まる

エアロゾルがないと雲ができない　→エアロゾルの数が変化すると水雲や氷雲　　の粒の大きさが変化して太陽の光を散乱　　する量が変化する　　その他にも雲に対する効果があり複雑

黒色炭素（橙）・二酸化硫黄（青）の排出を増減（半分（x0.5）から10倍（x10））した場合の、世界降水量変化（横軸）と大洪水に晒される世界人口の変化（縦軸）。幅は年々変動を示す。

エアロゾル・放射相互作用

©IPCC

本研究課題でわかってきたこと

エアロゾル・雲相互作用

2

S12

(%) 33 27

21 15 9

3 -3

-9 -15 -21

-27 -33

IPCC1.5CSPR-SPM�

SDGs

l  COP21 2 1.5SLCP

l  BC NOx ?

l  SLCP l  l  SLCP CO VOC BC,

NOx SLCP

l  AIM SLCP NICAM-Chem

l  S12

l  SLCP

REAS C

l  SLCP �