[ノート]公開データを用いた黄砂の輸送経路の解析
藤原１

亘１

常友大資 １ 中坪良平 １ 平木隆年 １

兵庫県環境研究センター 大気環境科（〒654-0037 神戸市須磨区行平町 3-1-27）

Characterization of Asian Dust transport route by published data
Wataru FUJIWARA1, Daisuke TSUNETOMO1, Ryouhei NAKATSUBO 1,Takatoshi HIRAKI1
1 Atmospheric Environmental Division, Hyogo Prefectural Institute of Environmental Sciences,3-1-27, Yukihira-cho, Suma-ku, Kobe, Hyogo 654-0037, Japan

兵庫県の一般環境大気測定局である兵庫南部局(神戸),飾磨局(姫路),洲本市役所(洲本),豊岡市役所(豊岡)において,大気汚染常時監視データ,ライダーデータ,気象データ,HYSPLIT Trajectory Model を用
いて 2011 年 5 月 2 日から 5 月 4 日にかけて神戸で観測された黄砂現象の解析を行った.黄砂による SPM濃度の増加は 5 月 1 日から 5 月 4 日にかけて見られ,5 月 2 日は神戸,洲本,豊岡で,5 月 3 日は全地点で環境基準を超過した.5 月 1 日の後方流跡線を作成したところ,黄砂の発生源は中国大陸内陸部と推定され,神戸,洲本,豊岡においては後方流跡線と SPM 濃度の増加が一致していた.姫路では 5 月 1 日 23 時頃まで地表付近において安定層が形成されており,SPM 濃度の増加は他の地点に比べて遅かった.

Ⅰ

はじめにているそれらのデータやプログラムの一部はWeb上で公開されており,誰でも入手が可能な状態で黄砂は,中国大陸内陸部の砂漠や黄土高原などある.そこで,本調査ではWeb上で入手が可能な公乾燥・半乾燥地域で,風によって数千メートルの高開データのみを用いて簡便に解析することに焦点度にまで巻き上げられた土壌・鉱物粒子が偏西風を置き,兵庫県において黄砂の飛来が観測されたに乗って日本に飛来し,大気中に浮遊あるいは降時間を推定し,その際の気塊の輸送経路について下する現象である.黄砂が飛来するとSPMが環境基解析を行った.

準を超過することがあり,大気環境に及ぼす影響Ⅱが懸念されている.さらに,近年では2000年～2002

方法

年にかけて黄砂の年間観測回数の最大値を3年連続で更新したことや 1),九州地方では黄砂による

1. 解析対象地点及び対象日

健康被害や市民生活への影響も少なからず認めら

解析対象地点は兵庫県内に設けられている一般

2)れるなど ,社会的な関心も高まっている.

環境大気測定局の中から兵庫南部局(神戸),飾磨

環境省は,日本に飛来する黄砂の実態解明のた局(姫路),洲本市役所(洲本),豊岡市役所(豊岡)のめ国立環境研究所や地方自治体と協力し,黄砂の4地点とした(Fig.1).

サンプリングや分析をしており,さらに数値モデ

気象庁の観測によれば,平成23年度に神戸で観ルや大気汚染常時監視測定局の測定結果等を用い測された黄砂は5月2日～4日,13日の4日間であって総合的な解析を行っている 3).解析に用いられた 4).特に5月2日～4日にかけては全地点において33

SPM濃度が大幅に増加し,環境基準を超過したこと

2.4 HYSPLIT Trajectory Modelから,解析対象日は5月2日～4日とした.

米国海洋気象庁(NOAA)の HYSPLIT Model を用い
た 9).期間を 1 日(3 時間毎×8 本),起点高度は1200m とし,3 次元法により 48 時間遡って作成しToyooka

た.

Ⅲ

結果および考察

1. SPM 濃度の時系列変化とライダー観測
5月1日0時から5月5日23時までの全地点におけるSPM濃度の時系列変化をFig.2に示す.5月1日は全地点において20μg/m 3程度で推移していたが,豊岡では17時頃からSPM濃度が増加し,続いて洲本,

Himeji

神戸(いずれも21時),姫路(23時)の順にSPM濃度のKobe増加が見られた.その後,神戸,洲本,豊岡では5月2日及び3日,姫路では5月3日に環境基準である日平
均値100μg/m 3を超過した.5月4日からSPM濃度は徐々に減少し,5月5日0時以降は再び20μg/m 3程度

Sumoto20km

KobeHimeji

SumotoToyooka

5/2

5/3

5/4

5/5

200
SPM(μ g/m3)0で推移した.

Fig.1 Monitoring stations for analysis.

150
1005002. 解析に用いたデータ及びプログラム

5/1

2.1 大気汚染常時監視データ

Fig.2 Hourly variations of mass concentrations

大 気 汚染 常 時 監 視 デー タ か ら ,全 地点 の SPM濃of SPM from May 1 to 5, 2011.

5)

度,NOx濃度の1時間値を用いた .
4月29日9時から5月9日9時の大阪におけるライ
2.2 ライダーデータ

ダー測定結果をFig.3に示す. 上の図は散乱強度

2011 年 4 月 29 日から 5 月 9 日の大阪におけるを示しており,赤に近づくほどエアロゾルが多く，6)散乱強度と偏光解消度を用いた . ライダーとは青の部分は少ないことを示す.下の図は偏光解消

可視及び近赤外のレーザー光を地上から上空へ射度を示しており，赤に近づくほど粒子は非球形で出して黄砂粒子から散乱されてくる光を捉える装あり，青は球形の粒子である 10).また,横軸の時間置で,その散乱の度合いによりエアロゾル鉛直濃は世界標準時間である.

度分布を測定できる.また,レーザー光の偏光状態

大阪の地表付近では5月1日21時頃から地表付近を利用して,粒子が球形か非球形かを判別できるのエアロゾルが増加し,5月4日21時まで同程度で7)推移した.また,エアロゾルが増加した5月1日21時.

頃から非球形の粒子が増加していることから,5月
2.3 気象データ

1日21時頃から5月4日21時頃まで黄砂が飛来して解析対象地点近隣の神戸海洋気象台,姫路特別いたと推測された.

地域気象観測所,洲本特別地域気象観測所,豊岡特別地域気象観測所における降水量,風速および風向の 1 時間値を用いた 8).

34

Wind direction

Pressure(hPa)

1010

1000

8990

4980
0:00

6:00

12:00
Time

18:00

Pressure(hPa)

1010

00:00

Himeji姫路

121000

8990

4980
0:00

Fig.3 Lider observation at Osaka in May,2011.

12Kobe

6:00

12:00

18:00

Wind(m/s)

Wind speed

Wind(m/s)

Pressure

00:00

Time

全地点でSPM濃度が高い値を示していた期間と,Pressure(hPa)ね一致していることから,5月1日から5月4日のSPM濃度の増加は黄砂によるものと考えられる.以降
は,黄砂が観測され始めた5月1日について解析を進める.

Sumoto洲本

12100089904980
0:00

6:00

12:00

18:00

Wind(m/s)

1010

大阪で黄砂が飛来していたと推測される期間が概

00:00

Time

2. 気象状況
Fig.4に5月1日15時及び21時の地上天気図 11) をPressure(hPa)

日の気圧,風速および風向を示す.低気圧が日本海を東へ進み,低気圧から伸びる寒冷前線が5月1日15時から21時にかけて兵庫県を通過した.全地点において前線が通過した際に気圧が下がり,風速

豊岡
Toyooka

1000

990

980
0:00

が弱まると同時に風向が西寄りに変化した.また,

128

4

6:00

12:00

18:00

Wind(m/s)

1010示す.またFig.5には各気象庁測候所における5月100:00

Time

正午以降に降水は計測されておらず,降水による黄砂の沈着はない状況であった.
(a)Fig.5 Hourly variations of atmospheric(b)pressure,wind speed and direction on May 1,2011
3. 後方流跡線解析
全地点の5月1日における後方流跡線をFig.6に示す.豊岡では黄砂の発生源と推測される中国大5/1 15:00

陸内陸部上空を通過した気塊が5月1日18時に到達

5/1 21:00

しており,SPM濃度が増加した時間と一致していた.

Fig.4 Surface weather charts at (a)15:00 on May

また,神戸,洲本では中国大陸内陸部上空を通過し1, and (b) 21:00 on May 1, 2011

た気塊が21時に到達しており,これらもSPM濃度が増加した時間と一致していた.しかし,姫路では中国大陸内陸部上空を通過した気塊が21時に到達す
るも,SPM濃度の増加は23時まで見られなかった.
35

(a)

(b)

HimejiKobe(c)(d)Toyooka

SumotoFig.6 Backward trajectories of air mass on May 1, 2011 (a)Kobe (b)Himeji (c)Sumoto (d)Toyooka
4. 安定層の形成

5月1日における全地点のSPM濃度およびNOx濃度

大気は通常地表付近の気温が高く,上空になるの時系列変化をFig.7に示す.Fig.5を見ると,全地ほど気温が低くなっている.この状態では地表付点とも5月1日15時以降は風が弱い状態であり,神近のより暖かい空気が上空に向かおうとするとと戸,洲本では15時,姫路では18時以降にNOx濃度がもに,上空のより冷たい空気が地表付近に向かお増加していた.仁平ら 13)は地表付近の風が弱まっうとして大気の上下方向の対流がおこり,これにて,NOx濃度等が増加したことから安定層の形成を伴い大気の汚染物質も撹拌されて大気拡散が盛ん判断しており,安定層が形成されている場合は黄におこる.しかし,夕方から夜間にかけて地表付近砂は安定層内に侵入しないとしている.当解析にの温度が一時的に低下し,気温の上下分布が逆転

おいてもFig.5及びFig.7から5月1日15時以降におする場合がある.この状態に風が弱い条件が加わいて神戸,姫路,洲本では安定層が形成されていた

ると大気は上下方向で対流せず,大気汚染物質も可能性が考えられる.神戸,洲本ではNOx濃度が減拡散しない12)(安定層の形成).

少した21時頃に安定層は消失し,それ以降は地表
36

と上空の対流がさかんに行われたため,上空の黄り,その時間の差により姫路ではSPM濃度の増砂が地表付近に下降しSPM濃度が増加したと推測

加が遅かったと推測された.

される.姫路ではNOx濃度が減少した23時頃まで安

文献定層が形成されていたため,SPM濃度の増加が神戸や洲本に比べて遅かったと推測された.
Kobe

Himeji

Sumoto1)気象庁:異常気象レポート2005

Toyooka<http://www.data.kishou.go.jp/climate/cpdinf

150o/climate_change/2005/3.2.html

SPM (μ g/m3)

120(参照2013.3.13)>
902)福岡市の環境:福岡市黄砂情報

60<http://www.city.fukuoka.lg.jp/kankyo/k-hoze

30n/life/kankyohozen/kousajouhou_2_2.html(参照 2013.3.13)>

0
0:00

3:00

6:00

9:00

12:00 15:00 18:00 21:00

3)環境省:黄砂実態解明調査

0:00<http://www.env.go.jp/air/dss/torikumi/chosa60

NOx (ppb)/index.html(参照 2013.3.13)>4)気象庁：2011年黄砂観測日および観測地点の表

40<http://www.data.kishou.go.jp/obs-env/kosahp/kosa_table_2011.html(参照2013.3.13)>205)兵庫の環境：兵庫県大気環境の状況<http://www.kankyo.pref.hyogo.lg.jp/taiki/in

00:00

Fig.7

3:00

6:00

9:00

12:00 15:00 18:00 21:00

dex.html(参照2013.3.13)>

0:00

Hourly variations of SPM and NOx6)国立環境研究所: NIESライダーネットワークのconcentration on May 1, 2011

各地の観測状況<http://www-lidar.nies.go.jp/(参照2013.3.13)>

Ⅳ結論

7) 国立環境研究所:ライダーネットワークによる
黄砂の３次元構造と輸送状態の把握

兵庫県の一般環境大気測定局である兵庫南部局,<http://www.nies.go.jp/kenkyusaizensen/20090

飾磨局,洲本市役所,豊岡市役所において, 大気汚4/200904.html(参照2013.3.13)>

染常時監視データ,ライダーデータ,気象デー

8)気象庁：過去の気象データ検索

タ,HYSPLIT Trajectory Modelを用いて2011年5月2<http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/in日から5月4日にかけて神戸で観測された黄砂現象

dex.php(参照2013.3.13)>の解析を行い,以下の結論を得た.

9)NOAA(米国海洋気象庁):HYSPRIT Model access① 黄砂によるSPM濃度の増加は5月1日から5月4

via NOAA ARL READY Website

日にかけて見られ,神戸,洲本,豊岡では5月2<http://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php

日及び5月3日,姫路では5月3日に環境基準を(参照2013.3.13)>超過した.

10)国立環境研究所: ライダーネットワークによ② 黄砂によるSPM濃度の増加は豊岡,洲本,神戸,る黄砂観測－モンゴル編－姫路の順で 見られ,後方流跡線から 黄砂の発<http://www.nies.go.jp/kanko/news/27/27-1/27

生源は中国大陸内陸部と推定された.また,神-1-03.html(参照2013.3.13)>

戸,洲本,豊岡では後方流跡線と SPM濃度の増11)財団法人日本気象協会:過去天気

加が一致していたが ,姫路では 21時に気塊が<http://tenki.jp/past/(参照2013.3.13)>

流入しているにも関わらずSPM濃度の増加は

12) 国土交通省国土技術政策総合研究所:大気安見られなかった.

定静穏発生による沿道大気質濃度及び沿道大気質③ 神戸,洲本では5月1日21時頃まで,姫路では23予測への影響に関する検証時頃まで地表付近では安定層が形成されてお13) 仁平明,佐藤直樹,中村栄一,菊地秀夫(2011)37

平成22年11月12日の黄砂飛来によるSPM高濃度,
宮城県保健環境センター年報, 第29号, 59-64

Abstract
The influences of the Asian Dust at the Kobe city,
Himeji city, Sumoto city and Toyooka city, Hyogo
prefecture were analyzed using air pollution
monitoring, LIDAR(Light Detection And Ranging),
meteorological date and HYSPLIT Trajectory
Model(backward trajectories of air mass). SPM
concentration was increased with Asian Dust eventand exceed the air quality standard value at allstations. Backward trajectories of air masssuggested the source of Asian Dust was located in
the inland continent of China. SPM concentration
was increased with inflow Asian Dust throughboundary layer, on the contrary, stable state of theatmosphere cause low concentration.

38