福島沖セシウム137拡散モデルのパラメータ推定
F1前面観測値２点平均の時間変化

宮澤泰正(海洋研究開発機構)

セシウム137海洋輸送シミュレーションとセシウム137海洋輸送シミュレ
ションと、観測デ観測データの解析
タの解析
大気・海洋への放出が著しかったと考えられる、2011年3月から5月始めにかけてのセシウム137の海洋分散過程の解明
北西太平洋への直接流出量、及び大気沈着量の推定

セシウム137観測データ密度
Number of Cs137 measurements in 0.5 deg. x
0.5 deg. grid from March to May 2011
沿岸観測データ

外洋データ
デ東京電力
文部科学省
モニタリングデータ「淡青」観測データ
日本郵船観測デ タ
日本郵船観測データ
青山道夫氏
（気象研）

「みらい」観測データ
本多牧生氏（海洋機構）

Cs137 海洋輸送モデル∂C∂C= ADV(U , C ) + DIF(U , C ) − λC + < Souce_term of direct emission >∂t
λ = 0.693 / ThalfKv∂C= atmospheric deposition flux
∂Z z =0

U: JCOPE-T 1/36 deg.

orJCOPE2 1/12 deg.

Horizontal diffusion: Smagorinsky(1963) ‘s parameterization
Vertical diffusion : Mellor-Yamada-Blumberg (1974; 2004)’sturbulent model
Deposition:
JAMSTEC Atmospheric Quality Forecast system(Honda et al. 2012; 滝川氏報告)

大気・海洋輸送モデル
WRF based atmospheric dispersion model（滝川ほか2012）

JCOPE2 北西太平洋
daily 1/12 deg. 46 levels 0-6500m
Data assimilative (SSH, SST,T/S)
Non tide; river; NCEP GFS
JCOPE-T 日本近海
hourly 1/36 deg. 46 levels 0-6500m
Relaxation to JCOPE2 T/S
Tide, River included; JMA MSM

放出量仮定海洋直接流出JCOPE-T (3km)

F1(Cobs − C( x, y, z, t ))
3km
9k
9km

JCOPE2 (9km)

北西太平洋大気沈着積分量

ΔxΔyΔzTs

1ΔxΔyΔz( Cobs − C ( x, y, z , t ))9Ts

Atmospheric depositioni t
integratedt d over North
N th W
Westernt
Pacific

0 3 PBq
0.3
Ts= 36 hours
JCOPE-T: 1.9 PBq (14.8PBq; Ts= 1hour)
JCOPE2: 1.6 PBq

JCOPE2シミュレーション
直接流出 み直接流出のみ直接流出 大気沈着
直接流出＋大気沈着モデル再現性

Along the coast

Along the coast

JCOPE-T(no atmosphericdeposition)

JCOPE2(no atmosphericdepostion)Less diffusive

More diffusive

Offshore

Offshore

発電所周辺直接流出フラックスの比較
南北方向が卓越 (陸棚波動・河川）
JCOPE-T

3km格子
気象庁MSM
河川流出あり潮汐あり

東西方向が卓越 (拡散的)JCOPE29km格子NCEPGFS
河川流出なし潮汐なし

海流モデルの再現性
JCOPE-T

JCOPE2

JAMSTEC緊急展開アルゴフロート軌跡と、粒子追跡実験結果の比較

海自ADCP
North-Southvelocity
20m depth
37.2N 141.6E

海流を駆動する海上風の再現性

MagnitudedDirection

海自観測艦「わかさ」における観測と、気象庁MSMデータとの比較
海自観測艦「わかさにおける観測と 気象庁MSMデ タとの比較
37.4N, 141.6E

グリーン関数法によるパラメータ推定
Perturbation value

Base value⎛ y1 ⎞ ⎛ G11 G12 ⎞
⎛x ⎞⎜
⎟ ⎜⎜
⎟⎟( xn s − xn o )⎜. ⎟ ⎜ .
. ⎟⎛ Δη1 ⎞ ⎜ . ⎟ r G≡snm⎜⎟=++εΔP⎜⎟ ⎜⎜⎟⎟⎜ Δη ⎟m.
.
.
.
⎜⎟ ⎜
⎟⎝ 2 ⎠ ⎜ b ⎟⎜x ⎟⎜ y o ⎟ ⎜⎝ GN 1 GN 2 ⎟⎠⎝ N ⎠⎝ N ⎠y : field observation dataob
1rr t −1 rr
min . ( y − G Δη − x ) R ( y − G Δη − x )r
T −1 rO ti i d parameter
Optimizedt perturbationt b tiΔη opt = PG R ( y − x )Error covariance of parameters(−1P≡ G R GT)−1(Menemenlis et al., 2005)

放出量パラメータ感度実験
JCOPE2 JCOPE Tともに基本ケ スは「大気沈着なし」
JCOPE2,JCOPE-Tともに基本ケースは「大気沈着なし」

Original value x (1 + Perturbation_O)
Perturbation_O = 1

Original value x (1 + Perturbation_A)
Perturbation_A = 1

Total amount of the perturbation
experiment is 1.9 x2 PBq for JCOPE-T(1.6 x 2 PBq for JCOPE2)

Total amount of the perturbation
experiment is 0.3 x 2 PBq
Background concentration is 0.001 Bq/L

観測誤差2011/03/21 2011/05/06
2011/03/21-2011/05/06
東電モニタリングデータ： 5Bq/L
文部科学省モニタリングデータ：
文部科学省モニタリングデタ： 3Bq/L(検出限界値：15 Bq/L)(検出限界値：10 Bq/L)

みらいクル ズデ タ： 0.005Bq/L
みらいクルーズデータ：
0 005Bq/L-0
0.001Bq/L
001Bq/L
淡青クルーズデータ： 0.09Bq/L
日本郵船データ：
0.06Bq/L-0.00012Bq/L

黒潮続流位置に関する誤差
JCOPE2JCOPE
JCOPE-TT「みらい」観測点18は、JCOPE2による推定から除く

放出量調整結果
JCOPE2の場合は、F2, 岩沢海岸データを推定に用いないを推定に用いない。
（「拡散的」なので、再現対象外）
Along the coast
JCOPE-T

Offshore

Along the coast
JCOPE2Offshore

推定結果
2011/03/21 2011/05/06
2011/03/21-2011/05/06

JCOPE-T 直接流出 5.6 PBq (5.4PBq: 03/26-)
大気沈着 1.5PBq
1 5PB (北西太平洋)
大気沈着を考慮しない場合 直接流出 5.6PBq
5 6PBqF2, 岩沢海岸データを除いた場合 直接流出 4.0PBq
大気沈着 1.2PBq
JCOPE2 直接流出 4.2 PBq （4.0PBq: 03/26-)
大気沈着 1.2PBq
1 2PBq (北西太平洋)
大気沈着を考慮しない場合 直接流出 4.4PBq
F2, 岩沢海岸データを加えた場合 直接流出 12.7PBq
大気沈着 1.6PBq
みらい18データを加えた場合
直接流出 0.8PBq
大気沈着 0.7PBq

放出量推定に対する各観測点の寄与
JCOPE-T 直接流出量 (%)

JCOPE-T 大気沈着量 (%)

放出量推定に対する各観測点の寄与
JCOPE2 直接流出量 (%)

JCOPE2 大気沈着量 (%)

データに対するバイアス
JCOPE2放出量調整後 観測誤差で最適化
JCOPE2放出量調整後・観測誤差で最適化

大気沈着量は過小評価？

「みらい」データと推定分布 ４/１４
放出量調整前 (大気なし)

JCOPE2JCOPE-T

放出量調整後 （大気あり）