広報活動

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2016年5月25日

理化学研究所
東京大学
九州大学
国立環境研究所

北極域への「すす」の輸送メカニズムを解明

-「京」を用いた超高解像度の全球大気汚染物質シミュレーション-

北極域の地表での黒色炭素の質量と観測との比較の図

北極域の地表での黒色炭素の質量と観測との比較

地球上で起こる大気現象は、太陽エネルギーを源としています。太陽エネルギーは大気圏だけでなく、海洋・陸地・雪氷・生物圏の間で相互にやり取りされ、最終的には赤外放射として宇宙空間に戻され、ほぼ安定した地球のエネルギー収支が維持されています。大気の平均的状態を気候と呼び、気候はさまざまな要因によって変動します。

大気中の浮遊物質で、半径10万分の1mm~100分の1mmの極微小な粒子をエアロゾルと呼びます。その1種である「すす(黒色炭素)」は、森林燃焼、排気ガス、化石燃料の燃焼などの人間活動によって放出され、大気中の長い距離を輸送されます。北極域の雪や氷の上に降り積もった黒色炭素は、表面を黒く変色させます。すると、太陽光の反射率が低下するために“地球温暖化”が促進されます。このように、北極域の黒色炭素は地球温暖化に直接影響を及ぼすため、正確な気候変動予測には、人間活動が活発な中緯度帯から北極域への黒色炭素輸送量の正確な推定が必要です。しかし、これまでの北極域における観測結果は、シミュレーションよりも多量の黒色炭素の存在を示していました。

今回、理研の研究者を中心とする共同研究グループは、全球雲解像モデル(NICAM)にエアロゾル輸送過程の計算を行うSPRINTARSモデルを結合し、全球でのエアロゾル輸送シミュレーションを行いました。理研のスーパーコンピュータ「京」を用いることで、従来の解像度より1桁高い数kmの水平格子間隔での超解像度でのシミュレーションに成功しました。その結果、従来のシミュレーションと比べて、雲や雨によって除去されずに残るエアロゾルがより多いこと、強い上昇気流などがエアロゾルを上空まで持ち上げてより遠い地域まで輸送していることが分かりました。また、黒色炭素の北極域への輸送量について詳しく解析したところ、それは従来のシミュレーションの4倍に増加し、実際に観測された黒色炭素濃度を良く再現するようになりました(図参照)。

今後、さらに高性能なスーパーコンピュータの性能を最大限利用することで、より不確実性を減らした気候変動の予測が可能になると期待できます。

理化学研究所
計算科学研究機構 研究部門 複合系気候科学研究チーム
基礎科学特別研究員 佐藤 陽祐 (さとう ようすけ)
チームリーダー 富田 浩文 (とみた ひろふみ)