配信先︓⽂部科学記者会、科学記者会、千葉県政記者クラブ

ニュースリリース
令 和 4 年 10 ⽉ 4 ⽇
国⽴⼤学法⼈千葉⼤学

⼤気中の成分変化が⽰したコロナ禍の「⾃主的な⾏動制限」―リモートセンシングで分かる⽇本特有の⾏動変化―
千葉⼤学環境リモートセンシング研究センターの⼊江仁⼠ 准教授らの研究グループは、新型コロナウイル
スの感染拡⼤が急速に進⾏した 2020 年に焦点を当て、地上や衛星などから得られた⽇本の⾸都圏の⼤気データを統合して解析し、⼆酸化窒素（NO2）、ブラックカーボンなどの光吸収性エアロゾル注 1)、ホルムアルデヒド（HCHO）の⼤気中濃度のウィークエンド効果（週末と平⽇の濃度差をもたらす効果）が例年に⽐べて顕著に増⼤していたことを明らかにしました。これは他国とは異なり、⽇本の⼈流が週末に特に減少したことと相関していました。このことから、新型コロナウイルス感染拡⼤を抑えるための⾃主的な⾏動制限の結果、⼤気微量成分の濃度に⽇本特有の変化が⽣じたものと考えられます。
本研究成果は、2022 年 9 ⽉ 29 ⽇に欧州地球科学連合（EGU）の英⽂電⼦ジャーナル AtmosphericChemistry and Physics (ACP)に掲載されました。
■研究の背景新型コロナウイルスの感染拡⼤が急速に進⾏した 2020 年に、世界各地の都市がロックダウンされました。
それに伴って⾃動⾞や産業活動による⼤気汚染物質の排出が抑制された結果、⼆酸化窒素（NO2）などの⼤気中濃度が例年より著しく低下したことが多くの研究で⽰されてきました。このように、新型コロナウイルス問
題は、⼈間の健康や地球環境に及ぼす⼈間活動の影響を評価する特異な機会としても重要視されています。
地表付近では NO2 は数時間で消失するので発⽣源近傍で⾼濃度を⽰します。そのため、NO2 は⼈為的な排出源を⽰す優れたマーカーであり、その⻑期連続観測は⼤気汚染対策の効果検証や経済不況の影響評価などに利⽤されています。また、⼈間活動との関連から、⾃動⾞や産業活動などから排出される⼈為的な NO2 の濃度はしばしば週内で特徴的な変動を⽰します。このようにして週末と平⽇の濃度差をもたらす効果はウィークエンド効果と呼ばれます。多くの世界の都市では、⼈為的な窒素酸化物排出量の減少のため、NO2 のウィークエンド効果が近年⼩さくなっていることが報告されています。このような⻑期的なトレンドの中で、新型コロナウイルスが発⽣しました。
■研究の成果本研究ではまず、新型コロナウイルスの影響を強く受けた世界のいくつかの⼤都市について、Google モビリティ（公共の駅で乗り換えた⼈数）データを調べ、新型コロナウイルス発⽣前と⽐較しました。その結果、国によってタイミングは異なりますが、ロックダウンに伴って、モビリティが⼤幅に減少しました（図１）。他⽅、⽇本ではロックダウンという⽅法は採られなかったため、モビリティの変化は他国と⽐較して⼩さく緩やかでしたが、⽇本でも感染が拡⼤するとモビリティは低下したままとなりました（図１）。そういった中、週内の変化の特徴を詳細に調べたところ、⽇本は週末のモビリティが平⽇よりも 10%程度減少していることが分かりました（図１）。ほとんどの国では週末のモビリティは平⽇とほぼ同じであり、世界的に⾒ても⽇本は特異な傾向を⽰しました。
次に、研究チームは千葉⼤学⻄千葉キャンパスで連続稼働させている多軸差分吸収分光法装置

図１（上段）新型コロナウイルスの影響を強く受けた世界の⼤都市について、場所カテゴリー「Transit stations」（公共の駅で乗り換えた⼈数）の Google モビリティデータの変化。新型コロナウイルス発⽣前（2020 年 1 ⽉ 3 ⽇〜2 ⽉ 6 ⽇）が基準にされている。⽇本とイタリアについては，それぞれ 9 都市（東京、神奈川、埼⽟、千葉、京都、奈良、⼤阪、福岡、⻑崎）と 4 都市（ミラノ、ローマ、ナポリ、トリノ）の平均値が太線で⽰されている。
（下段）2020 年 2 ⽉ 7 ⽇〜12 ⽉ 31 ⽇と新型コロナウイルス発⽣前（2020 年 1 ⽉ 3 ⽇〜2 ⽉ 6 ⽇）のあいだの曜⽇ごとの変化。

（MAX-DOAS）注 2)のデータを解析したところ、2020 年 1 年間では⼤気境界層注 3)中の NO2 濃度が 2019 年に⽐べて約 10%減少したことが分かりました。衛星データも解析したところ、緊急事
態宣⾔下の東京では対流圏カラム濃度注 4)が 40%を超える減少を⽰したことも分かりました（データ未表⽰）。
続いて、ウイークエンド効果を計算したところ、NO2 のウィークエンド効果が 2020 年に有意に⼤きくなったことを、衛星データと千葉での MAXDOAS による観測データの両⽅が⽰すことが分かりました（図２、図３）。このことを確かめるために同様の解析を、MAX-DOAS による観測から同時に得られたホルムアルデヒドの濃度データについても⾏ったところ、ホルムアルデヒドのウイークエンド効果も整合して⼤きくなっていたことが分かりました（図３中段）。
MAX-DOAS と同時に千葉⼤学内で稼働しているスカイラジオメーター注 5)などのリモートセンシング機器やブラックカーボンモニター注 6)などのサンプリング機器のデータも組み合わせて解析したと
ころ、⼈為的な排出源から発⽣する光吸収性エアロゾルであるブラックカーボンの重量濃度、および、光吸収性エアロゾルの光学的深さ注 7)（fAAOD）のデータも⽇曜⽇に値が⼩さくなり、ウイークエンド効果の増⼤を⽰したことが分かりました（図３下段）。
上記の⼤気微量成分の変化は、近年稀であり、他国と違って異常なほど減少した⽇本の週末のモビリティと同期していました。このように、⽇本では厳しい法的規制がとられなかったにもかかわらず、感染拡⼤を抑えるための⾃主規制が強く働き習慣が変化した結果、⽇本特有の⼤気微量成分の変化を⽣じさせたと解釈されました。
■今後の展望本研究の結果から、新型コロナウイルス問題によって⽇本では特有な⼤気中の微量成分の変化をもたらしたことが分かりました。今後、⼤気汚染対策の効果だけでなく、新型コロナウイルス問題の感染状況の変化や経済状況の変化によって、⼤気中の微量成分の変化は敏感に反応することが予期されます。このような観点から、引き続きリモートセンシングによる観測とデータ解析を継続して、⼈間の健康や地球環境に及ぼす⼈間活動の影響を評価し、より効果的な環境対策への貢献を⽬指します。

図２

衛星観測から得られた関東地⽅の⼆酸化窒素（NO2）の対流圏カラム濃度の週内変化。新型コロナウイルス発⽣前の 2019 年 4〜9 ⽉と発⽣後の 2020 年 4〜9 ⽉の週内変化を⾊で⽰す。

図3（上段）千葉⼤学⻄千葉キャンパスで連続稼働している多軸差分吸収分光法装置（MAX-DOAS）による観測から得られた千葉の⼤気境界層中の⼆酸化窒素（NO2）濃度の週内変化。縦軸は平⽇の年平均値からの偏差を⽰す。
（中段）同様に、ホルムアルデヒド（HCHO）濃度の週内変化（下段）MAX-DOAS とスカイラジオメーターの同時観測から⾒積もられた光吸収性エアロゾルの光学的深さ（fAAOD）の週内変化。点線■⽤語解説
注 1）光吸収性エアロゾル︓⼤気中に浮遊する微粒は地上でブラックカーボンモニターでサンプリングされたブラックカーボン(BC)重量濃度の週内変化

⼦（エアロゾル）のうち、光を効率よく吸収するエアロゾルを光吸収性エアロゾルと呼ぶ。
注２) MAX-DOAS︓Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy の略。マックスドアズ。NO2等の⼤気汚染物質の⼤気中カラム濃度と鉛直分布データを得るための地上設置型のリモートセンシング装置またはその技術。
注３）⼤気境界層︓地球の⼤気の層の⼀つである対流圏のうち、流体としての⼤気が地表⾯の影響を受ける⾼度の層をいう。地表⾯の影響をほとんど受けない⾃由対流圏と区別される。⼤気境界層内では⾃由対流圏に⽐べ⼈間活動などの地表の影響が顕在化する。
注４）対流圏カラム濃度︓単位⾯積の底⾯を持った鉛直の気柱（カラム）の中に含まれる気体分⼦の個数を鉛直カラム濃度と呼ぶ。そのうち、地表から対流圏界⾯（中緯度では⾼度約 12 km）までの鉛直カラム濃度を対流圏カラム濃度と呼ぶ。
注５) スカイラジオメーター︓分光放射計の⼀種。直達光強度および天空輝度分布を測定するリモートセンシ
ング装置またはその技術。太陽直達光の減衰や天空輝度分布からエアロゾルの光学特性を逆推定することができる。
注６) ブラックカーボンモニター︓東京⼤学で開発された⾼精度のブラックカーボン連続測定装置。⼤気中のブラックカーボンを熱抽出して連続的にフィルタ上に捕集し、光吸収量の変化をフォトダイオードで検出し、濃度を測定する。
注７) エアロゾル光学的深さ︓⼤気中のエアロゾルによる光の強度の減衰を決める量のことをエアロゾル光学的深さ、あるいは、エアロゾル光学的厚さという。減衰する要素としては光吸収と光散乱に分けられる。光
吸収性エアロゾルによる減衰については、特に、光吸収性エアロゾル光学的深さ（あるいは光学的厚さ）といい、深いほど地球温暖化を助⻑する効果を⽰す。
■研究プロジェクトについて
本研究は、環境再⽣保全機構の環境研究総合推進費、⽇本学術振興会の科学研究費助成事業、宇宙航空研究開発機構の地球観測研究公募の⽀援を受けて遂⾏されました。
■論⽂情報
・論⽂タイトル︓Peculiar COVID-19 effects in the Greater Tokyo Area revealed by spatiotemporalvariabilities of tropospheric gases and light-absorbing aerosols
・掲載誌︓Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
・著者︓Alessandro Damiani, Hitoshi Irie, Dmitry A. Belikov, Shuei Kaizuka, Hossain Mohammed
Syedul Hoque, Raul R. Cordero
・DOI︓https://doi.org/10.5194/acp-22-12705-2022■関連ニュースリリース
・⼤気汚染対策と温暖化対策のコベネフィットに向けた窒素酸化物(NOx)濃度分布の新知⾒ー⼤気リモート
センシング・地上観測網・⼤気環境モデリングの融合研究により実現ーhttps://www.chiba-u.ac.jp/others/topics/info/nox.html
掲載⽇︓2022/03/24
・世界初の技術で⼤気境界層のオゾンとその前駆気体を同時にリモートセンシング
新たな観測事実
https://www.chiba-u.ac.jp/others/topics/info/post_979.html
掲載⽇︓2021/05/13＜本研究に関するお問い合わせ＞千葉⼤学環境リモートセンシング研究センター 准教授 ⼊江仁⼠
TEL:043-290-3876 E-mail: hitoshi.irie@chiba-u.jp＜広報に関するお問い合わせ＞千葉⼤学広報室
TEL: 043-290-2018 E-mail: koho-press@chiba-u.jp

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