2015年度

Siswanto, E. (2015) Atmospheric deposition―Another source of nutrients enhancing primary productivity in the eastern tropical, Geophysical Research Letters, 42 / 13 / 5378 - 5386.

Siswanto, E., M. C. Honda, K. Matsumoto, Y. Sasai, T. Fujiki, K. Sasaoka, T. Saino (2016) Sixteen-year phytoplankton biomass trends in the northwestern Pacific Ocean observed by the SeaWiFS and MODIS ocean color sensors, Journal of Oceanography, / / 1 - 11.

Taketani, F., T. Miyakawa, H. Takashima, Y. Komazaki, X. Pan, Y. Kanaya, J. Inoue (2016) Shipborne observations of atmospheric black carbon aerosol particles over the Arctic Ocean, Bering Sea, and North Pacific Ocean during September 2014, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121, 4, 1914-1921, DOI: 10.1002/2015JD023648.

Miyakawa T., Kanaya Y., Komazaki Y., Taketani F., Pan X., Irwin (2016) Intercomparison between a single particle soot photometer and evolved gas analysis in an Industrial Area in Japan: Implications for the Consistency of Soot Aerosol Mass Concentration Measurements, Atmospheric Environment, 127 / / 14 - 21.

Kanaya, Y., X. Pan, T. Miyakawa, Y.Komazaki, F. Taketani, I. Uno, Y. Kondo (2016) Long-term observations of black carbon mass concentrations at Fukue Island, western Japan, during 2009–2015: Constraining wet removal rates and emission strengths from East Asia, Atmos. Chem. Phys. Discuss., doi:10.5194/acp-2016-213.

Nagai, S., T. Ichie, A. Yoneyama, H. Kobayashi, T. Inoue, R. Ishii, R. Suzuki, T. Itioka (2016) Usability of time-lapse digital camera images to detect characteristics of tree phenology in a tropical rainforest, Ecological Informatics, 32 / / 91 - 106.

Kobayashi, H., A. P. Yunus, S. Nagai, K. Sugiura, Y. Kim, B. Van Dam, H. Nagano, D.la Zona, Y. Harazono, M. S. Bret-Harte, K. Ichii, H.Ikawa, H. Iwata, W. C. Oechel, M. Ueyama, R. Suzuki (2016) Latitudinal gradient of spruce forest understory and tundra 
phenology in Alaska as observed from satellite and 
ground-based data, Remote Sensing of Environment, 177//160-170., doi:10.1016/j.rse.2016.02.020.

松井仁志 (2015) 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, 天気, 62(7), 569-580.

P. K. Patra, T. Saeki, E. J. Dlugokencky, K. Ishijima, T. Umezawa, A. Ito, S. Aoki, S. Morimoto, E. A. Kort, A. Crotwell, K. Ravi Kumar, T. Nakazawa (2016) Regional Methane Emission Estimation Based on Observed Atmospheric Concentrations (2002-2012), Journal of the Meteorological Society of Japan, 94 / 1 / 85 - 107.

Matsumoto, K., O. Abe, T. Fujiki, C. Sukigara, Y. Mino (2016) Primary productivity at the time-series stations in the northwestern Pacific Ocean: Is the subtropical station unproductive?, Journal of Oceanography, 72(3), 359–371.

Suzuki, K., K. Matsuo, and T. Hiyama (2016) Satellite gravimetry-based analysis of terrestrial water storage systems and their relationship to runoff from the Lena River in eastern Siberia, International Journal of Remote Sensing, 37(10), 2198-2210.

本多牧生 (2015) 時系列式セジメントトラップによる原子力発電所事故由来の粒状態放射性核種の挙動に関する観測研究, 地球化学, 49 / / 227 - 238.

鈴木 力英 (2015) 陸域生態系機能と生態系サービスのリモートセンシングによる評価法, 日本生態学会誌, 65 / 2 / 125 - 134.

Nagai, S., K. Nishida Nasahara, T. Inoue, T. M. Saitoh, R. Suzuki (2015) Review: advances in in situ and satellite phenological observations in Japan, International Journal of Biometeorology, Volume 60, Issue 4, pp 615-627.

Nagai, S., T. Inoue, T. Ohtsuka, S. Yoshitake, K. Nishida Nasahara, T. M. Saitoh (2015) Uncertainties involved in leaf fall phenology detected by digital camera, Ecological Informatics, Volume 30, 124–132.

Miyakawa, T., Kanaya Y., Komazaki Y., Miyoshi, T., Nara H., Takami A., Moteki N., Koike M., Kondo Y. (2016) Emission Regulations altered the concentrations, origin, and formation of carbonaceous aerosols in the Tokyo Metropolitan Area, Aerosol and Air Quality Research, in press, doi: 10.4209/aaqr.2015.11.0624.

Sugiura, K., S. Takahashi, T. Kameda, H. Enomoto, Y. Kononov, M. Ananicheva (2016) Spatial characteristics of rainfall at sparsely distributed station network over the high-latitude mountainous regions in eastern Siberia., International Journal of Earth and Environmental Sciences, in press.

Matsui, H. (2016) Black carbon simulations using a size- and mixing-state-resolved three-dimensional model: 1. Radiative effects and their uncertainties, J. Geophys. Res. Atmos., 121, doi:10.1002/2015JD023998.

Matsui, H. (2016) Black carbon simulations using a size- and mixing-state-resolved three-dimensional model: 2. Aging timescale and its impact over East Asia, J. Geophys. Res. Atmos., 121, doi:10.1002/2015JD023999.

Miyazaki, K., Iwasaki, T., Kawatani, Y., Kobayashi, C., Sugawara, S., and Hegglin, M.: (2015) Inter-comparison of stratospheric mean-meridional circulation and eddy mixing among six reanalysis datasets, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 15, 27749-27803, doi:10.5194/acpd-15-27749-2015, 2015.

Kondo, M., Ichii, K., Takagi, H., Sasakawa, M. (2015) Comparison of the data-driven top-down and bottom-up global terrestrial exchanges: empirical eddy flux upscaling and GOSAT CO2 inversion, Journal of Geophysical Research Biogeosciences, DOI:10.1002/2014JG002866.

陸域における二酸化炭素の吸収排出量について、これまで数値モデルによる推定評価が行われてきたが、モデル間の推定は必ずしも一致せず、より正確な吸収排出量を提示することが今後の地球温暖化予測研究における一つの大きな課題となっている。本研究では、温室効果ガス観測技術衛星「いぶき」が測定する大気中の二酸化炭素濃度から陸域における吸収排出量を推定する手法と、吸収排出量の地上観測ネットワークを機械学習モデルによって経験的に広域化する手法を用い、これら２つの手法が推定する近年の吸収排出量の整合性を調査した。本研究の結果、北半球中高緯度域において、２つの吸収排出量の推定が非常に高い整合性で合致することが判明した一方、熱帯域において、大きな違いがあることが明らかになった。

Ishijima, K., M. Takigawa, K. Sudo, S. Toyoda, N. Yoshida, T. Rockmann, J. Kaiser, S. Aoki, S. Morimoto, S. Sugawara, and T. Nakazawa, Development of an atmospheric N2O isotopocule model and optimization procedure, and application to source estimation, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 15, 19947-20011, doi:10.5194/acpd-15-19947-2015, 2015

大気中一酸化二窒素（N2O）同位体モデルおよびその最適化手法を開発し、大気中N2O同位体比変動を再現するとともに、半球スケールの同位体収支を推定した。地上直接大気観測、極域氷床フィルン空気分析、気球・航空機成層圏観測により得られたデータを用いてモデルを最適化することにより、地表付近～成層圏のN2O同位体比を現実的に再現した。全球平均N2O放出源同位体比の推定は過去の観測ベースの研究とほぼ同等の結果を示したが、半球スケールでは、ボックスモデルではパラメタ化されてしまう半球間および成層圏－対流圏交換係数等の表現の違いに起因して異なる結果を示した。本研究で初めて示されたモデル計算による対流圏内のN2O同位体比の微小な時空間変動は、研究機関間の同位体比測定スケールのより精緻な相互比較の必要性を喚起するとともに、同位体を含めたN2Oインバージョンによる地域毎のみならず放出源毎のN2O放出量推定の実現可能性を示した。

Tanaka, K., Tantasirin, C., Wiwatwittaya, D., Tanaka, N., Takahashi, H.G., Yoshifuji, N., Igarashi, Y., Sato, T., Suzuki, M. (2015) Earlier leaf flush associated with increased teak defoliation. Forest Science, DOI: http://dx.doi.org/10.5849/forsci.14-204

チークの葉が雨季前に早く展葉するとその後の成長が（雨季前に土壌水分が低い日が長く続いてしまうことや、日長の短さによって）鈍く、（成長が完了しない柔らかい葉っぱの状態のなか（昆虫・蛾の幼虫は柔らかい葉っぱを好んで食べるので））昆虫被害による葉量の減少が高い頻度で起こることが示された。早期展葉は着葉・光合成期間を長くするので炭素吸収に有利にみられるが、本研究では、早期展葉が昆虫が発生しやすい状況を作り、かえって炭素吸収を不利にしていたことを示した。

Honda, M., Kawakami H., Matsumoto, K., Wakita, M., Fujiki T., Mino, Y., Sukigara C., Kobari T., Uchimiya M., Kaneko, R., Saino, T., Comparison of sinking particles in the upper 200 m between subarctic station K2 and subtropical station S1 based on drifting sediment trap experiments, Journal of Oceanography, doi: 10.1007/s10872-015-0280-x, 2015.

K2S1プロジェクトにおいて漂流型セジメントトラップにより亜熱帯海域と亜寒帯海域の亜表層の沈降粒子フラックスを測定した。その結果、水深200mでは有機炭素フラックスに差は見られなかったが、S1の方が深度にともなう分解が大きかった。これはK2の方が珪藻による有機炭素輸送効率が高いこと、S1では動物プランクトンによる捕食の影響が大きいこと等に起因している可能性が高い。

Miyazaki, K., Eskes, H. J., and Sudo, K.: A tropospheric chemistry reanalysis for the years 2005?2012 based on an assimilation of OMI, MLS, TES, and MOPITT satellite data, Atmos. Chem. Phys., 15, 8315-8348, doi:10.5194/acp-15-8315-2015, 2015.

本研究では、2005-2012年の8年間を対象として、衛星搭載センサOMI, MLS, TES, MOPITTにより取得された観測情報をデータ同化により統合することで、対流圏化学に関する再解析データを作成した。各種対流圏物質の大気中濃度および前駆物質（NOx, CO）排出量を同時に最適化することで、各種物質の対流圏における鉛直プロファイルとその年々変動を再現可能とした。再解析データの品質は、データ同化に利用していない各種独立観測と比較することで検証し、領域～全球スケール、季節～年々変動について、現実的であることを確認した。対流圏化学の中で重要な役割を果たす水酸基ラジカルにも対しても大きな修正を加えることに成功し、観測情報を異なる化学物質間で伝搬させることに役立った。作成したデータセットはJAMSTEC web上で近々に公開予定であり、大気環境の経年変化を理解する研究および気候シミュレーションのインプットとして利用されることが期待される。

永井信・井上智晴・鈴木力英、秋の衛星季節学におけるウェブサイト上で公開されている紅葉情報の有用性、日本生気象学会雑誌、52(2): 119-129（2015）

ウェブサイト上の紅葉情報は、紅葉フェノロジーの定義、報告地点の位置座標、植生分布の不均一性や衛星データの1画素あたりの専有面積に起因した不確実性を含むにも関わらず、標高が異なる多地点での紅葉情報は、衛星リモートセンシング観測にとって有益な地上真値を提供することが明らかになった。

Taketani, F., Y. Kanaya, T. Nakamura, N. Takeda, K. Koizumi, N. Hirayama, T. Miyakawa, X. Pan, N. Moteki, N. Takegawa, Analysis of the mixing State of airbone particles using a tandem combination of laser-induced fluorescence and incandescence techniques, J. Aerosol. Sci., 87, 102–110 (2015)

不完全燃焼などで発生するブラックカーボン(BC)粒子の混合状態はレンズ効果などの光学特性や、粒子の消失速度などに大きな影響を及ぼしていることが知られている。BC粒子の混合状態の知見をリアルタイムで取得することは、粒子の変質過程を理解する上で非常に重要である。レーザー誘起蛍光、レーザー誘起白熱光検出装置を組み合わせることにより、同一の単一粒子からの蛍光および白熱光をリアルタイムに検出することに成功した。2012年10月26日から29日の間、実大気測定を行い、43,881個の粒子に対して、解析を行なった。観測期間中、蛍光物質/BCの混合粒子の割合は検出粒子全体の0.3%程度であることが示された。

Suzuki, K., G. E. Liston, and Y. Kodama (2015), Variations of winter surface net shortwave radiation caused by land-use change in northern Hokkaido, Japan, Journal of Forest Research, 20, 281-292, doi:10.1007/s10310-015-0478-1.

土地利用変化による地表面アルベドと短波放射収支の変動を評価するため、MicroMet/ SnowModelを基にした簡便な放射収支モデルを開発した。そのモデルを用いて、緯度0.5度×経度0.5度の広い領域内を100ｍ格子の解像度で、地表面アルベドと短波放射収支をシミュレーションした結果、地点観測データを良好に再現出来ることが確認された。領域内が一様な土地利用で比較されている場合、複雑地形にもかかわらず、冬期間の地表面短波放射収支のヒストグラムはガウス分布で近似できることを見いだした。しかしながら、領域内が複雑な土地利用で覆われた場合、地表面短波放射収支のヒストグラムのピークは２つになり、その標準偏差も大きくなって、ガウス分布で近似できなくなった。その様な複雑な土地利用が領域内に広がるとき、地表面短波放射収支の空間分布は、各土地利用形態に起因するアルベドに強く依存するが分かった。領域内が自然混交林で一様に覆われた場合、地表面短波放射収支の空間分布はアルベドの変動より、斜面方位による日射量変動に強く依存した。本研究では、地表面短波放射収支の評価にとって、地形の影響よりもむしろ、土地利用変化の影響が支配的であることを明らかにした。

Suzuki, K., G. E. Liston, and K. Matsuo (2015), Estimation of continental-basin-scale sublimation in the Lena River basin, Siberia, Advances in Meteorology, vol. 2015, Article ID 286206, 14 pages, doi:10.1155/2015/286206.

東シベリア・レナ川流域は、2番目に大きな北極海への陸域からの淡水供給源である。レナ川の河川流出の季節変化にとって、融雪流出が最も大きなイベントで有り、年間流出量の約40％を占める。この研究において、流域スケールでの積雪・融雪を、Micro Met／SnowModelとSnowAssimを使って2ｋｍ格子でシミュレーションした。シミュレーションの結果は、極地研が取得した特別積雪観測データとMODISによる積雪被覆率のデータと比較することによって検証し、良好に積雪分布や堆積・消耗過程を再現できることを確認した。シミュレーション結果に基づき、積雪消耗にとって融雪と同様に昇華蒸発量が重要であり、森林では平均約26％が昇華蒸発によって消失していることを明らかにした。さらに、昇華蒸発量の年々変動が融雪流出の年々変動に影響することを示唆した。

Sato, H., Kumagai, T., Takahashi, A., Katul, G. (2015), Effects of different representations of stomatal conductance response to humidity across the African continent under warmer CO2-enriched climate conditions, Journal of Geophysical Research – Biogeosciences, 120, 979–988. doi: 10.1002/2014JG002838.

気孔コンダクタンスは、大気乾燥度・CO2濃度・光量・葉の水ポテンシャルなどにより制御されており、その挙動は半経験的なモデルによって記述されてきた。現在、複数の気孔コンダクタンスモデルが広く利用されているが、それらの間には、大気乾燥度の指標として飽差を用いるのか相対湿度を用いるのかという違いがある。多くの気候モデルは、温暖化傾向の元で飽差は増大するが相対湿度は変化しにくい事を予測しており、よってこの定式化の違いは、温暖化傾向の元における植物生態系の水・炭素循環の予測に大きな影響を与える可能性がある。そこで、乾燥度が植生の分布を強く制御しているアフリカ大陸を対象に、このような気孔コンダクタンスの定式化の違いが、21世紀に予測されている気候条件の元における植物生産性・水循環の予測に及ぼす影響を、シミュレーションにより検討した。

Kanaya, Y., H. Tanimoto, Y. Yokouchi, F. Taketani, Y. Komazaki, H. Irie, H. Takashima, X. Pan, S. Nozoe, S. Inomata, Diagnosis of Photochemical Ozone Production Rates and Limiting Factors in Continental Outflow Air Masses Reaching Fukue Island, Japan: Ozone-Control Implications, Aerosol and Air Quality Res., doi: 10.4209/aaqr.2015.04.0220.

アジア大陸起源の対流圏オゾンは気候や健康影響で重要である。春季に大陸から流出する気塊が日本の西方に位置する福江島に到達する際には、まだオゾンの生成は活発であり、平均で6.8ppb/日の生成が起こっていること、その際のオゾン生成制限因子は主にNOxであるが、揮発性有機化合物(VOC)も重要な場合があることを明らかにした。このような解析は、大陸由来の気塊に対し日本由来の排出ガスが付け加わることによって引き続いて起きるオゾン生成を抑制する戦略を講じるために重要であり、2006年に導入されたVOC対策は有効であることを示唆する結果である。また、ラジカル反応メカニズムの不確かさによってオゾン生成速度は変化しうるが、上記の結論は大きく左右されないことも合わせて示された。