気候変動適応に関連するNICTの取組
国立研究開発法人情報通信研究機構
Beyond 5G研究開発推進ユニット
テラヘルツ研究センター テラヘルツ連携研究室
主任研究員

佐藤 知紘
2023年12月21日@気候変動適応の研究会シンポジウム

アウトラインl NICTの概要
l モチベーション
l 研究紹介① Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数
l 研究紹介② SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測2

アウトラインl NICTの概要
l モチベーション
l 研究紹介① Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数
l 研究紹介② SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測3国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構 (NICT) の概要

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NICT: National Institute of Information and Communications Technology

ICT分野を専⾨とする我が国唯⼀の公的研究機関
l 主な業務: (「国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構法」より)•••••

情報通信 (ICT) 分野の研究開発
電波を使った観測技術の研究開発 等
⽇本標準時の決定、宇宙天気予報
サイバーセキュリティに関する演習業務 等
⺠間、⼤学等が⾏う情報通信分野の研究開発の⽀援 等

l 所在地: 本部 東京都⼩⾦井市
l 役職員数: 1337名 (⾮常勤職員を含む。令和５年４⽉現在)
l 予算: 令和５年度運営費交付⾦ 286.6億円 (+補正予算による補助⾦等)
l 設⽴: 平成16年４⽉１⽇(明治29年逓信省電気試験所において無線通信の研究を開始)

l 中⻑期計画: 第５期 令和３年４⽉ ~ 令和８年３⽉

業務研究開発⽀援第５期中⻑期計画の概要[総務省情報通信審議会 電気通信事業政策部会 通信政策特別委員会 (令和５年10⽉25⽇)]

5アウトラインl NICTの概要
l モチベーション
l 研究紹介① Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数
l 研究紹介② SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測

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⽬的ICT活⽤による⼀般市⺠の”緩和”と”適応”に対する意識の浸透[A-PLAT HPより <https://adaptation-platform.nies.go.jp/climate_change_adapt/index.html>]

7これまでの”緩和”と”適応”の実施例

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⼈類は、これまでに”緩和”と”適応”を実践した実績がある
例1 オゾン層破壊とモントリオール議定書

例2 新型コロナウィルスと⼤規模活動⾃粛

オゾン層は回復していくと予測

CO2排出量が⼀時的に17%減少(約12年分)[WMO Scientific Assessment of Ozone Depletion 2018][Quere et al., Nature Climate Change, 2020]

我々が取り組む２つの研究

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ICTによる研究者と⼀般市⺠の双⽅向型研究
研究紹介①
Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数

研究者

⼀般の⽅々
研究紹介②

SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測アウトラインl NICTの概要
l モチベーション
l 研究紹介① Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数
l 研究紹介② SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測10⼤気汚染問題の課題

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主な⼤気汚染物質 [WHO Air quality guidelines 2021]
エアロゾル(PM2.5等)

オゾン
(O3)

⼆酸化窒素
(NO2)

指数化

課題︓世界標準が存在しない

⼆酸化硫⻩
(SO2)

キレイな空気指数 (Clean Air Index, CII)

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CIIのコンセプト （読み⽅︓チイ）①複数の⼤気汚染物質の影響を包括的に評価②シンプルかつ⼀般市⺠にも理解できる③地球上どこでも適⽤できるよう、地域の特殊性を除いて公平性を保つ

$

1
x[i]
CII = 1 − 'Ns[i]CII = 1: (x = 0)

⼤気汚染物質が観測されない!"#x: 大気汚染物質の量
s: 環境基準
N: 大気汚染物質の種類の数

CII < 0: (x > s)

全⼤気汚染物質が環境基準を超過[Eq. (1) in Sato et al., GC, 2020]

CIIとAQIの⽐較

CII:

13

AQI:

⼤気汚染物質の量を規格化した上で平均(4つの物質の影響を包括的に評価)

⼤気汚染物質毎に影響を数値化、その最⼤値を採⽤(2番⽬以降の物質は無視)

r = 0.66±0.05(1 s)r = 0.57±0.06(1 s)[Fig.5 in Sato et al., GC, 2020]

CIIの⽅が、AQIよりも観測値とシミュレーション値による指数の値がよく⼀致⽇本のCII分布のシミュレーション

14[Supplement in Sato et al., GC, 2020]⽇本とソウル、北京の⽐較

15

東京はソウルの1.5倍、北京の2.3倍空気がキレイである[Fig.6 in Sato et al., GC, 2020]

CIIが取り上げられたメディア■株式会社ウェザーニューズ トピックス「新型コロナ流⾏で中国の⼤気汚染は低下 ⽇本への流⼊も減少か」 2020年3⽉3⽇
https://weathernews.jp/s/topics/202003/030125/
いつもよりキレイだった3⽉の⻘空 新年度も空を⾒上げよう 2020年4⽉1⽇
https://weathernews.jp/s/topics/202004/010135/
4⽉の空気、キレイ度が低下中 要因のひとつに⻩砂 2020年5⽉1⽇
https://weathernews.jp/s/topics/202004/300105/
今年3〜5⽉の空気はキレイだった 要因の⼀つに経済活動の縮⼩か 2020年6⽉28⽇
https://weathernews.jp/s/topics/202006/240145/
2⽉以降は中国の⼤気汚染が低下 経済活動や⾃然現象が影響か 2020年7⽉22⽇
https://weathernews.jp/s/topics/202007/090115/
沖縄や⻄⽇本のPM2.5濃度上昇、⻄之島の⽕⼭ガス（⼆酸化硫⻩等）が原因か 2020年8⽉5⽇https://weathernews.jp/s/topics/202008/050205/■朝⽇新聞 Globe 「コロナで地球が健康に」 2020年8⽉6⽇■⽇刊⼯業新聞 「キレイな空気”⾒える化”」 2021年1⽉19⽇■⽇本経済新聞 「⼤気汚染測る統⼀指標」 2021年1⽉20⽇■TBS 「林先⽣の初⽿学︕」 2020年11⽉29⽇, 「林先⽣のニッポンドリル」 2023年6⽉14⽇

16アウトラインl NICTの概要
l モチベーション
l 研究紹介① Clean aIr Index (CII): ⼤気汚染の包括的評価指数
l 研究紹介② SNAP-CII: スマホ等カメラによる市⺠参加型⼤気エアロゾル観測

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SNAP-CIIとは18• スマホ等カメラで撮影した画像データからエアロゾル濃度を推定するアルゴリズム• エアロゾルによる空の⾊の変化を機械学習でモデル化し、濃度を三段階に分類[SNAP-CII HPより <https://www2.nict.go.jp/ttrc/thz-sensing/ja/snap-cii/>]

原理

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• エアロゾル濃度が低い: 空気分⼦によるレイリー散乱が⽀配的→空は⻘く⾒える• エアロゾル濃度が⾼い: エアロゾルによるミー散乱が⽀配的→空は⽩く⾒える
エアロゾル濃度: 低い

エアロゾル濃度: ⾼い

SPM = 14 µg/m3

SPM = 56 µg/m3

2018年3⽉10⽇@福岡空港

2018年3⽉25⽇@福岡空港

エアロゾル濃度とRGB⽐

20• エアロゾル濃度とともにRGB⽐が変化• エアロゾル濃度が⾼くなるにつれてRGB⽐は1に近づく
解析範囲
観測条件
• 2021年 ~ 2022年• 福岡⼤学 (33.549N, 130.365E)
• 北向き

B/G

G/R

R/B

High
Mid.
Low

精度検証21• 全国13箇所の定点カメラ画像で検証 → 平均正解率70%を達成
福岡北九州①札幌

北九州②

北九州③新宿⻑崎①

⻑崎②

正解率72%

正解率75%

正解率77%

正解率76%

正解率66%

正解率73%

⼩浜

正解率73%

京都富⼠

⼤阪

名古屋

正解率63%

正解率75%

正解率69%□…NICT設置カメラ

正解率65%□…提供︓⻑崎⼤学中⼭先⽣

正解率74%

正解率53%□…株式会社ウェザーニューズ設置カメラ[Sato et al., JpGU Meeting 2023]

おわりに22• SNAP-CIIは、NICT・九州⼯業⼤学・福岡⼤学・東京都⽴⼤学・株式会社ウェザーニューズによる共同研究により研究開発を⾏っています。
• 北九州産業学術推進機構や北九州市⽴⼤学、⻑崎⼤学、明治学園中学⾼等学校など、多くの⽅々の協⼒を頂いています。

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CII HP

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