多成分衛星観測の統合に基づく硫酸・硝酸・アンモニウム塩エアロゾル経年変動の解明

基于多分量卫星观测整合阐明硫酸、硝酸盐和铵盐气溶胶的长期变化

基本信息

批准号：
22K12353
负责人：
関谷高志
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、申請者がこれまで開発・利用してきたNO2を対象としたデータ同化システムを、SO2・エアロゾル光学的深さ（AOD）などのエアロゾルに関連する衛星観測も対象とし、エアロゾルおよびその前駆物質の排出量逆算が可能なシステムへと拡張した。数ヶ月の試験的計算とデータ同化に使用していない地上観測・航空機観測を比較し、データ同化システムの性能を評価した。硫酸塩・硝酸塩・アンモニウム塩（SNA）エアロゾル濃度は、東アジア・北米・域の地上観測・海洋上の航空機観測と比較して改善することが確認された。その一方で、一次有機エアロゾル、鉱物ダスト、海塩など大気に直接排出される一次エアロゾルは過大評価が悪化し、再現性には未だ課題があることが判明した。さらに、NO2およびSO2を対象とした開発段階のデータ同化システムを用いて、新型コロナウィルス（COVID-19）の世界的感染拡大に伴う社会経済活動の変化が大きい2020 年前半の期間に着目した排出量およびエアロゾル濃度の変動の解析も行った。その結果、東アジア・北米・ヨーロッパ地域では、2020年4月のロックダウンによってNOx、SO2排出量がそれぞれ19-25%、14-20%減少していたと推定された。化学輸送モデル数値計算により、これらの地域における排出量減少は、8-21%のSNAエアロゾル量減少を引き起こしたと推定された。SNAエアロゾル濃度の減少量は排出量減少量に比例しておらず、非線形な大気化学プロセスによるフィードバックを通じて非線形な応答を示すことを明らかにした。また、SNAエアロゾル減少が地球規模の放射収支に+0.14 W m-2の影響を与えうることを明らかにした。

今年，我们将扩展申请人迄今为止开发并使用的NO2数据同化系统，将与气溶胶相关的卫星观测，例如SO2和气溶胶光学深度（AOD）纳入其中，以分析气溶胶及其前体物。已得到扩展，以允许向后计算排放量。通过将几个月的试验计算与未用于数据同化的地面和飞机观测进行比较来评估资料同化系统的性能。经证实，与东亚、北美和该地区海洋上空的地面观测和飞机观测相比，硫酸盐、硝酸盐和铵盐 (SNA) 气溶胶浓度有所改善。另一方面，研究发现，直接排放到大气中的原生气溶胶，如原生有机气溶胶、矿物粉尘和海盐的高估情况恶化，且重现性仍存在问题。此外，利用NO2和SO2开发阶段的数据同化系统，我们重点关注了2020年上半年的排放情况，当时由于新型冠状病毒（COVID-19）的全球传播，社会经济活动发生了重大变化。）还进行了体积和气溶胶浓度变化的分析。据估计，由于 2020 年 4 月的封锁，东亚、北美和欧洲的氮氧化物和二氧化硫排放量分别减少了 19-25% 和 14-20%。化学品运输模型计算估计，这些地区的排放减少导致 SNA 气溶胶减少 8-21%。结果表明，SNA气溶胶浓度的下降与排放量的下降不成正比，而是由于非线性大气化学过程的反馈而表现出非线性响应。我们还发现，SNA 气溶胶减少可能会对全球辐射预算产生 +0.14 W m-2 的影响。