公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019

[資料]
2019 年 5 月 24-26 日に兵庫県下で発生した広域的な高濃度光化学オキシダント事象の解析

久保智子 １
１

飯野博夫 ２

山本一巳 2

中坪良平 １

瀧本充輝 １

高石豊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 3-1-18）

２

兵庫県農政環境部環境管理局水大気課環境影響評価室（〒650-8567 兵庫県神戸市中央区下山手通 5-10-1）

Analysis of severe ozone pollution
during 24-26 May 2019 over Hyogo Prefecture
Tomoko KUBO1

Hiroo IINO2 Kazumi YAMAMOTO 2

Mitsuteru TAKIMOTO 1

andRyohei NAKATSUBO 1

Yutaka Takaishi1

1 Atmospheric Environmental Division, Hyogo Prefectural Institute of Environmental Sciences,3-1-18, Yukihira-cho, Suma-ku, Kobe, Hyogo 654-0037, Japan
2 Environmental Assessment Office, Water & Air Quality Control Division, Environmental Management

Bureau, Agricultural & Environmental Affairs Department, Hyogo Prefectural Government,
5-10-1, Shimoyamate-Dori, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-8567, Japan

兵庫県下では 5 月 24-26 日に広域的な高濃度光化学オキシダント事象が発生した．同様に，全国でも広域的な高濃度光化学オキシダント事象が発生しており，5 月 22-27 日にかけて高濃度域が西から東へ移動した．当該事象を調べるため，2019 年 5 月 22-27 日の全国の大気汚染常時監視測定局（一般局）データ及び気象大気質モデル（WRF/CMAQ）によるシミュレーションモデル解析を行った．
5 月 22-27 日は全国的に晴れて気温が上昇し光化学オキシダントが生成され易い条件が整っていた た
め，国内各地で光化学オキシダントが生成された．さらに，日本の南海上を移動性高気圧がゆっくりと東進する際に，光化学オキシダント及び前駆物質等の大気汚染物質を引き連れてきたことが考えられる．
これらの事象が重なり，広域で光化学オキシダント濃度が上昇したものと示唆される． また，シミュレーションモデル解析により，大陸においても高濃度光化学オキシダントが発生し，その気塊が，移動性高気圧の北側の強い西風によって日本へ輸送されたことが示された．
兵庫県においても，全国と同様，気象条件が整っていたことにより，県内各地で光化学オキシダントが生成され易い状態であった．また，夜間も前駆物質や PM2.5 の各濃度が高い状態が継続していたことから，大気汚染物質が県以西から流入し，さらに県上空に汚染気塊が滞留していたことが考えられる．

Ⅰ

はじめにのように，連続した日において，かつ広範囲に渡って広報等が発令される状況は過去 10 年間では見2019 年 5 月 24-26 日にかけて，兵庫県では広いられず，これまでの高濃度 Ox 発生事例とは状況が範囲で高濃度の光化学オキシダント（Ox）が観測異なっている．

され，この 3 日間に予報及び注意報がそれぞれ延5月22日に九州地方で光化学スモッグ注意報がべ 22 地域及び 14 地域で発令された．今回の事象発令されたことを発端に，5月23日には九州・中国
12公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019
地方で，5月24日には四国・近畿・東海地方で，5v3.6.1 及 び 大 気 質 モ デ ル CMAQ （ Community

月25日には関東地方でも発令され，全国的にも広Multiscale Air Quality modeling system; Byun

域で高濃度Oxが出現した．また，観測史上初めて

and Ching，1999; Byun and Schere，2006）v5.0.2

注意報が発令された自治体が現れるなど，広域的を使用して作成したシミュレーションモデルを用にわたった高濃度の出現が特徴的であった．

いた．

本報では，2019年5月22-27日に発生した全国的計算対象領域は，Fig.1に示すような東アジア域

な高濃度Oxの発生事象について，日本全国の大気（Domain 1：64km格子）から日本域（Domain 2：汚染常時監視測定局データと気象大気質モデルに16km格子）及び近畿（Domain 3：4km格子）への3よる解析を行った．それにより，兵庫県下で発生重ネスティング構造とした．鉛直層は上空100hPaした広域的な高濃度Ox事象について考察した．

（約16,500m）までを24層に分割し，最下層高度は約30mである．

Ⅱ方法

排出量データには，国内はEAGrid2010-JAPAN（ 人為起源），JATOP（道路），OPRF(船舶)，気象庁の火1. 実測データ解析

山によるSO 2排出量及びMEGAN（植物起源VOC）を使

全国の大気汚染常時監視測定局（一般局1130局）

用しており，東アジアはREASv2.1（東アジア人為の 速 報 デ ー タ （ そ ら ま め 君 ；起源），ARCTAS（アジア外人為起源），FINN（バイ

http://soramame.taiki.go.jp ） か ら 得 ら れ る Ox

オマス燃焼）及びAEROCOM（火山）を使用した．

濃度の1時間値を用いて，2019年5月23日1時から27Ⅲ

日24時の日本列島におけるOx濃度分布の時間変化

結果及び考察を解析した．なお，本研究で使用した速報データは，今後確定される段階で修正される場合がある

1.

ので注意を要する．また，Oxの主要成分はオゾン(1) 全国のO 3濃度分布の時間変化（O 3 ）であることから，本報では以後O3 とみなし

O 3濃度分布の時間変化と気象状況
5月23日1時～5月27日24時における全国の大気て議論する．

汚染常時監視測定局（一般局）で測定されたO 3 濃2．

度別測定局割合をFig.2に示す．

シミュレーションモデル解析

気象モデルWRF（Weather Research and Forecast）

24-26日の3日間は60ppb（環境基準値）以上の測Fig.1 Model domain and locations of the four O 3 monitoring stations (1: Naruo, 2: Inami, 3:Ako, 4: Sumoto).

Fig.2 Changes in the ratios of monitoring stations categorized by O 3 concentration during 23-27
May, 201913

公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019
定局の割合が97％または98％にまで達し，その状東の大都市圏周辺で特に高濃度になった．

態が2～3時間継続した．さらに，80ppb以上の測定局割合が増加しており，全国的にO 3 濃度が上昇(2)気象状況し，高濃度域が広範囲に及んだ．

Fig.4に，23-27日における気圧配置を示す（気長崎県対馬では，22日8時からO 3 濃度が80ppb以象庁，2019）．23日は東シナ海から高気圧が張り出上になり，同日16時には100ppb以上の高濃度O 3 がし、ほぼ全国的に晴れて気温が上昇した．最高気記録された.その後も90ppb以上の高濃度O3 は25日

温が平年より10℃以上高い所もあった．24-27日に7時まで継続した．また，山口県や島根県，高知県，かけてその高気圧が東進し，日本付近は広く高気さらには鹿児島県でも24日夜間から25日早朝にか圧の圏内となり全国的に晴れて各地で気温が上昇

けて90ppb以上の高濃度 O3 を記録 する等,22-25日した．24日は全国174地点で真夏日，25日は全国425は夜間にも高濃度O 3 が存在していた．一方，25日

地点で真夏日，26日は真夏日566地点，猛暑日53以降はそのような状況はなかったことから，対象地点，27日にも猛暑日23地点を記録する等，全国期間の前半（22-24日）と後半（25-27日）では，的に気温が高く特異な気象状況であった．

O 3濃度の分布状況が異なることが示唆された．

この特異な気象状況の要因は，この期間に日本5月23～27日の9時，15時及び21時における全国列島を覆った高気圧の移動速度が遅かったことがのO 3濃度分布をFig.3に示す．120ppb以上の高濃度考えられる．

域は，23日に九州～中国地方，24日に九州～近畿

5月末のこの時期の移動性高気圧は，通常，時速地方，25日に中国・四国～関東地方，26日に近畿40～50km程度で比較的規則正しく東進するのが特～関東地方，27日に東海～北陸信越・関東地方で徴的である（出典：小学館

見られ，23-27日にかけて，O3の高濃度域が西からッポニカ））．一方，2019年5月22-27日の高気圧の東へ移動した．特に，24-27日は関西，東海及び関動きは，22-23日はほとんど停滞し，24日から時速

日本大百科全書（ニFig.3 Spatial distributions of hourly concentration for surface O 3 observed at monitoring
stations during 23-27 May, 2019

Fig.4

Surface weather charts during 23-27 May, 201914公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019
20kmで東進しており，通常より移動する速度が遅かった．この移動性高気圧が日本を横断し，日本160の東海上へ抜けるまでに約6～7日を要した．これ

120O3(ppbv)

は平年の移動日数より多かった．このため，日本列島が高気圧に覆われる期間が長くなり，全国各地で晴れて気温が上昇し，O 3が生成され易い条件① Naruo

8040
5/24 1
5/24 5
5/24 95/24 13
5/24 17
5/24 21
5/25 1
5/25 5
5/25 95/25 13
5/25 17
5/25 21
5/26 1
5/26 5
5/26 95/26 13
5/26 17
5/26 21と示唆される．
2. O 3濃度分布のシミュレーション② Inami160(1)実測値とモデル値の比較
O3(ppbv)

24-26日に兵庫県内において，光化学スモッグ注
意報 が発 令 され た市 町 の うち ， Fig．1で 示し た
120ppb以上のO 3濃度が観測された4地点（西宮市鳴尾支所，稲美町役場，赤穂市役所及び洲本市役所）

12080
40
05/24 1
5/24 5
5/24 95/24 13
5/24 17
5/24 21
5/25 1
5/25 55/25 95/25 135/25 175/25 21
5/26 1
5/26 5
5/26 95/26 135/26 175/26 21

におけるO3 実測値及び大気質モデルで計算されたO 3計算値の比較をFig.5に示した．なお，O 3計算値はDomain 3の出力値である．大気質モデルの再現

③ Ako

160

性評価に使用する指標として，大原ら（2008年）
O3(ppbv)を参考に，相関係数（r），平均バイアス（MB: MeanBias），正規化平均バイアス（NMB: Normalized MeanBias），平均二乗誤差（RMSE: Root Mean SquareError），正規化平均誤差（NME: Normalized Mean

120
80
400
5/24 1
5/24 5
5/24 95/24 13
5/24 17
5/24 21
5/25 1
5/25 5
5/25 95/25 13
5/25 17
5/25 21
5/26 1
5/26 5
5/26 95/26 13
5/26 17
5/26 21Error）を用いた．MB，NMB，RMSE，NMEはそれぞれ以下のように定義される．

④ Sumoto160=∑)(∑)()

R SE = √ ∑(12080
400

5/24 1
5/24 5
5/24 9
5/24…
5/24…
5/24…
5/25 1
5/25 5
5/25 95/25…
5/25…
5/25…
5/26 1
5/26 5
5/26 9
5/26…
5/26…
5/26…

N

(∑O3(ppbv)＝

Obs0が整ったことから，O 3濃度が高濃度となったもの

1)

Sim

Fig.5 Hourly comparisons between observed
O3 and simulated O 3 at the 4 stations.

)Fig.5より，4地点とも観測結果をおおむね再現
N E=しており，Table 1に示した相関係数からも観測値∑∑(とモデル値の相関が高いことが分かる．ただし，)赤穂市役所では，日中の高濃度の再現性は良いものの，夜間から早朝の低濃度を過大評価する結果

ここで， i はモデル濃度，Oi は実測濃度，iは観となり，NMBが11.2となっていることからも証明さ

測地点，Νはデータ数である．24-26日における相れた．

関係数(r)，MB，NMB，RMSE及びNMEをTable 1にまなお，西宮市鳴尾支所では5月25日20時から翌26とめる．

日4時まで70ppbから90ppbが継続して観測されており，夜間に濃度が低下しない現象が確認された．
15公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019
Table 1

Quantitative performance statistics for the simulation model.

S itesr1)

M ean _O b s M ean _S im

M B

NM B

R M SENM E(ppbV )

(ppbV )

(ppbV )(% )(ppbV )(% )① N aru o

0.88

68.5

62.6

-5.9

-8.6

13.9

16.5

② In am i

0.90

70.5

70.2

-0.2

-0.4

15.5

18.6

③ A ko

0.89

77.1

85.7

8.6

11.223.2

26.1④ S u m oto

0.5775.3

79.6

4.3

5.7

23.623.61)r：correlation coefficien t.
他3地点ではそのような現象は見られず，25日夜間る昼間に高濃度となり，夜間には低濃度となる．に鳴尾近辺においてO 3 を多く含む気塊が停滞して22-24日は，夜間にもO 3が高濃度であったこと，及いたことが示唆された．

び大陸から日本列島へは西風が吹いていたことから，大陸で発生した高濃度O 3気塊が扇状に日本列(2)O 3濃度分布のシミュレーション結果
5月22-27日の15時におけるO 3濃度の水平分布図

島へ移流し,九州～中国・四国地方の広範囲で高濃度になったものと考えられる．

をFig.6に示す．図には地表面におけるO 3濃度分布，一方，25日も大陸で高濃度O 3が見られたが，そ風向ベクトル及び移動性高気圧の中心位置を示しの地域付近は南風が吹いており，日本列島への移ている．

流は少なかったと考えられる．また，26日及び2722日15時に，中国北東部において120ppb以上の日は，大陸では高濃度O 3 は見られなかったが，日高濃度O 3が計算され，この汚染気塊が，西風によ

本列島ではO 3濃度が上昇し，近畿～関東地方までって日本へ移流している様子が見られた．23，24

高濃度域が拡大した．シミュレーション結果でも日は22日よりもさらに広範囲でO 3が高濃度になっ時間の経過とともに，O 3 の高濃度域が西から東へている様子が計算され，風向は日本列島の方へ向移動していく様子が確認できた．22-27日にかけて，いていた．1.(1)で述べたとおり，長崎県対馬を始

日本列島では西風が吹いており，それにより高濃め，日本海側の島根県や太平洋側の鹿児島県，高度O 3を含む気塊が西から東へ移動したものと示唆

知県において，夜間にO 3 が高濃度になった．O 3はされる．

光化学反応により生成するため，通常日射のあFig.6 Horizontal distributions of simulated O 3 and wind directions on ground level at 15
o’clock between 22nd and 27 th May 2019. Marked “H” denotes the position of the center of highpressure system in each day.
16

公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019
3. O 3濃度と前駆物質及びPM 2.5濃度との関係の各平均濃度の関係を示す．O3 濃度が上昇した時(1)O 3濃度と前駆物質濃度の比較間帯にPM 2.5濃度も上昇していた．

2(1)で述べた、西宮市鳴尾支所におけるO 3 濃度

期間中，O 3濃度が特に高くなった24-26日は，20の変動について，前駆物質との関係性を考察する～40μg/m 3 のPM 2.5 濃度が継続しており，濃度が低ため，非メタン炭化水素（NMHC）及び窒素酸化物

下し始めたのは27日22時以降であった．これによ（NOx）を測定しており，西宮市鳴尾支所に近い尼り，汚染気塊が滞留していたことが示唆される。

崎市中部 における5月24-26日のO 3 ，NMHC及びNOx

O3[ppb]140の各濃度の時間変化をFig.7に示す．西宮市鳴尾支

O3O3PM2.5[μg/m3]

PM2.5
PM2.54540120

所と同様に，尼崎市中部においても，24日には見35100

られなかったO 3 濃度70ppb以上の状態が25日夜間3080に継続していた．24-26日の3日間とも，日中のO 3256020

濃度上昇に先行して，午前8時頃にNMHC及びNOxの40濃度が上昇している．環境省のヒートアイランド

20対策マニュアル 2) では，高濃度O 3 出現時にはNOxや

0151055/28 135/28 1

5/27 135/27 1

5/26 135/26 1

5/25 135/25 15/24 13

5/24 1

5/23 13

り，尼崎市中部においても同様の傾向が見られた．

5/23 1

NMHCが朝方を中心に高濃度となると報告されてお5/22 13

5/22 10

Fig.8 Average concentrations of O3 andPM2.5 in Hyogo prefecture during 22-28
May 2019.

ただし，夜間に70ppb以上のO 3濃度が継続していた25日は，前日の24日からNOx濃度，NMHC濃度ともに高い状態が継続していた．西宮市鳴尾支所でⅣ134ppbを記録し，注意報が発令された同年8月2日

まとめ

前後の尼崎市中部におけるO 3，NOx，NMHCの各濃度の変動を見ると，NOx濃度とNMHC濃度は夜間に減少

2019年5月24-26日にかけて，兵庫県下ではO 3 濃3)していた．吉岡ら（2018年） は，2010年夏季に度が上昇し高濃度O 3 が広域で観測された．この現首都圏で発生した高濃度O 3 の要因の一つとして，

象は，日本列島の西端にあたる長崎県対馬で西日本で生成されたO 3 が海域を通じて関東に流入100ppb以上の高濃度O 3 が観測された22日から始ましたと考察している．夜間にNOx濃度及びNMHC濃度

り，北海道でも28日に90ppb以上の高濃度O 3を記録が高い状態が継続していたことから，日中に地元するなど，28日頃までに日本列島全域に高濃度域で発生したもの以外に，県以西からの移流が考えが拡大した．

られる．O3 も同様に県以西から運ばれたものと推22日に大陸で生成した高濃度O3 が，前駆物質等測でき，地元生成分に移流分が上乗せされ，夜間と共に汚染気塊として移動性高気圧の北側の強いも分解されず大気中に滞留したため，O 3 濃度が低西風により日本列島へ輸送され，さらには移動性下しなかったと示唆される．

高気圧の動きに合わせて日本列島を横断するように西から東へ移動したものと考えられる．

O3[ppb]NOx[ppb]

O3O3NOxNMHCNMHC[ppm]

150

関西，東海及び関東の大都市圏周辺では，24-270.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
010050て気温が上昇したことから，O3 が生成され易い条件が整い，国内において前駆物質が多い大都市圏周辺でO3 が生成されたことが要因と考えられる．
しかし，各地域で発生する前駆物質には限りがあ

5/26 19

5/26 13

5/26 7

5/26 1

5/25 19

5/25 13

5/25 7

5/25 1

5/24 19

5/24 13

5/24 7

5/24 1

0

日にO3 濃度が特に高濃度になった．全国的に晴れり，前駆物質の国内発生量は平年と変わらないと仮定すると，今回のように広範囲で高濃度になる

Fig.7 O3, NMHC and NOx concentrations
observed at Amagasaki-Tyubu during 24-26
May 2019.には，当該地域以外で生成した前駆物質やO 3 の存在が示唆される．3.(1)で前述した吉岡ら（2018年） 3) の考察から，22-24日に大陸から移流したO 3(2)O 3濃度とPM 2.5濃度の比較や前駆物質に加えて，日本国内において生成されFig.8に兵庫県におけ る 5月22-28日のO 3 とPM 2.5

たO3 や前駆物質が東側の地域に影響を及ぼしたも17公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 10 号, 2019のと示唆される．
兵庫県においては，24-25日に前駆物質であるNOxやNMHCの各濃度が夜間にも高い状態を継続しており，また，PM 2.5も24-27日にかけて増加していることから，県内生成分以外に，大陸や県以西から流入した前駆物質及びPM 2.5の存在が考えられる．
また，PM 2.5 濃度が24-26日の3日間20μg/m 3 以上を継続し，27日の夜になって低下し始めたことから，汚染気塊が県上空で滞留していたことが示唆される．
24-26日に兵庫県において高濃度 O 3 が広域で観測された要因は，平年に比べ気温が上昇し，O 3 が生成され易い気象条件だったこと，O 3 や前駆物質を含む大気汚染物質が県以西から流入したこと，汚染気塊が県上空に滞留していたことが考えられる．

文献
1)大原利眞，鵜野伊津志，黒川純一，早崎将光，
清水厚：2007年5月8，9日に発生した広域的な光化学オゾン汚染－オーバービュー－，大気環境学会誌，第43巻，第4号，198-208（2008）
2)環境省，ヒートアイランド対策マニュアル参考資料1「 ヒートアイランド現象と光化学オキシダント等の大気汚染について」
3)吉岡実里，櫻井達也：2010年夏季に首都圏で発生したオキシダント高濃度事象のモデル解析，
大気環境学会誌，第53巻，第4号，111-119（ 2018）18