2013年冬季における東アジアのPM2.5越境汚染のシミュレーション
京都大学大学院工学研究科
都市環境工学専攻○倉田 学児・妹尾 賢・松岡 譲
発表者: 妹尾 賢
2013-09-19

背景と目的2

2013年冬季に中国で高濃度PM2.5大気汚染発生

北京

01/12夜の濃度:
環境基準の達成:

800 μg/m3超過

4日間のみ

900
800
700

汚染の範囲
汚染の面積:
曝露人口:

汚染の被害

約143万km2
約8億人

 健康影響 交通機関の停止(μg/m3)600

 工場の生産停止
 建設工事の中止

500
400
300
200

中国環境基準(75 μg/m3)

100
001/01

01/0801/15

CST

01/2201/29

在中米国大使館による1時間毎のPM2.5濃度観測値
出典: 中国北京日本大使館

越境汚染  汚染がどのように広がったかの懸念  どの地域の寄与が大きかったか

数値解析により明確にする

手法の全体像3

入力データWRF

vesrion 3.4.1SMOKE
version 2.1• 地形データ: USGS (U.S. Geological Survey)• 土地利用データ• 気象データ: NCEP FNL (Final analysis)• 2013-01-01～03-01の期間• INTEX 2006 version 1.1• 使用物質: CO, PM2.5, PM10, NOX, VOC, SO2• TRACE-P 2000 (NH3に使用)• 自然起源排出は未考慮

MIMS• 人口・面積・家畜頭数・森林面積・道路長

CMAQ• 気相の化学反応: CB05

version 3.6

version 5.0.1• 海岸GISデータ: GSHHG version 2.2.2• エアロゾルモジュール: AERO54

計算領域設定

5項目設定

計算期間

2013-01-01/03-01

格子長36 km

格子数120×105

鉛直
レイヤ数28中心緯度経度35°N, 118°E

地図投影

Lambert ConformalConic標準緯線

30°E、60°E

領域: 越境汚染確認のため中国と日本を覆う範囲
期間: 高濃度PM2.5大気汚染の発生した1月と2月

AMeDASと地表気温の計算の比較
6

AMeDASの観測 vs WRFの計算

都道府県

都市名

緯度経度

広島

福山

34.45

133.25

石川

七尾

37.03

136.99

千葉成田

35.76

140.39

愛媛

松山

33.84

132.78比較結果

日平均気温 [°C]

日平均気温 [°C]

比較対象観測所の位置

気象場の妥当性を検証

観測とWRFの計算の比較
愛媛での比較
千葉での比較

石川での比較

広島での比較

観測の時間変動に追随
格子が36 kmと荒く観測とは一致しない

PM2.5の計算の時間・空間分布

高濃度日付：

01/12、02/01、02/28

7

PM2.5濃度の日本の観測所

8

各都道府県のPM2.5の常時観測 vs CMAQ

西日本: 沖縄県、長崎県、京都府
東日本: 石川県、新潟県、千葉県

都道府県

名前

緯度経度沖縄県

沖縄

26.35

127.82長崎県

諌早32.84130.02

京都府

宇治

34.89

135.80

新潟県

新発田

37.96

139.33

石川県

七尾

37.05

136.96

千葉県

成田加良部

35.77

140.30西日本と東日本の違いを確認

日平均PM2.5濃度 [μg/m3]

地表面1日平均PM2.5濃度の比較
京都

西日本

新潟

東日本

9

ピークの再現京都 1/12, 1/30, 2/28
長崎 1/30, 2/28
石川 2/28
千葉 2/28

長崎

石川

沖縄

千葉

追随していない
東日本 1/12, 1/30

地域ごとの平均濃度の比較
西日本

東日本

観測 20.8

22.5

計算 5.723.82(μg/m3)

計算が過小評価寄与解析

寄与解析により観測との違いの手掛かりを探る
中国を3地域に区分
 北部: 青色
 東部: 黄色
 内陸部: 赤色

地域ごとの全部門・全汚染物質排出量を80 %
3地域の大気汚染への寄与を解析
対象期間: 2013-01-26～02-0210

中国3地域のPM2.5濃度への寄与

中国北部からの寄与

中国東部からの寄与

中国北部の寄与が広範囲で大きい
2月2日は3領域からの寄与が高い
瞬間的な高い寄与・低い寄与が散見

中国内陸部からの寄与

11寄与の時系列変化

12

2013年1月31日の高濃度期間の再現

13

Jan 29 09JST

Jan 30 15JST

Jan 31 09JST

Feb 1 09JST

まとめ

2013年冬季の中国のPM2.5汚染を解析
AＭeDASの観測と気象場を比較
PM2.5の観測との比較• 計算は観測の時間変動を追随• 格子の粗さから観測とは完全には一致しない• 計算は観測に比べ濃度を過小評価• 西日本で1月30日の高濃度を追随• しかし東日本では追随しない

中国3地域の• 中国北部の寄与が広範囲で大きい

寄与解析• 2月2日に3領域からの寄与が高い

14

質疑応答

15

バックトラジェクトリ解析
日本の空気の5日間の軌跡をみる
地表500 mの気流の流れを追跡

気流と濃度の分布が類似

16成分別濃度の時間変化(1月~2月)

17高濃度の後の低濃度時に硫酸塩が高い。

没スライドここから先は見てもらって指摘を受けて没になったスライドを念のため載せておく。

18

寄与の時系列変化

長崎県での寄与の時間変化

京都府での寄与の時間変化

 地点毎に違う時間変動
 2月初め 東部と内陸部の寄与大沖縄県での寄与の時間変化

21中国3地域のPM2.5濃度への寄与

中国北部からの寄与

中国東部からの寄与

日本では中国北部の寄与が大きい
02/01の高濃度は3領域からの影響

中国内陸部からの寄与

23PM2.5の計算の時間・空間分布

高濃度日付：

01/12、02/01、02/28

24

地表面1日平均PM2.5濃度の比較
東日本

西日本

Comparison of point and result data at Nigata

Comparison of point and result data at Kyoto
30

Kyoto result
Kyoto observation

25

Day averaged PM2.5 [ug/m3]

Day averaged PM2.5 [ug/m3]

30201510520

105001/05

01/1201/1901/26

02/0202/0902/1601/05

02/23

Comparison of point andDateresult data at Nagasaki

01/1930

Nagasaki result
Nagasaki observation

4501/1240
35
30
25
20
15
10501/26

02/02

02/09

02/16

02/23

Comparison of point Dateand result data at Isikawa

Day averaged PM2.5 [ug/m3]

Day averaged PM2.5 [ug/m3]500Isikawa result
Isikawa observation

25201501/1201/1901/26

02/02

02/09

02/16

502/23

01/05

Comparison of point andDateresult data at Okinawa
5001/1201/1901/26

Day averaged PM2.5 [ug/m3]

403530252015105002/0202/0902/1602/23

Comparison of pointDate
and result data at Tiba
35Okinawa result
Okinawa observation

4501/1201/1901/2602/02

Date

02/0902/1602/23

31.9(千葉)

最低濃度 2.5(京都)0.4(石川)

平均濃度 20.822.5

計算結果の傾向(μg/m3)(長崎) (石川) 01/12、02/01、最低濃度
1.31.202/28(沖縄) (千葉)25201510501/0501/1201/1901/2602/02

Date

02/0902/16

西日本 東日本
47.820.0
最高濃度高濃度観測日

Tiba result
Tiba observation

30001/05

最高濃度 49.6(沖縄)10001/05

Day averaged PM2.5 [ug/m3]

西日本 東日本

150

観測の傾向

高濃度観測日：01/12、02/01、02/28

Nigata result
Nigata observation

252502/23

平均濃度 5.72

観測に比べ計算は濃度を過小評価

3.82

入力データ
WRF version 3.4.1の入力
 地形データ: USGS 気象データ: NCEP FNL(Final analysis) (2013-0101/03-01の期間)

MIMS version 3.6
 人口・面積・家畜頭数・森林面積・道路長
 海岸GISデータ: GSHHG
version 2.2.2

SMOKE version 2.1

INTEX 2006 version 1.1 (CO,PM2.5, PM10, NOX, VOC, SO2)
TRACE-P 2000 (NH3)
自然起源排出は未考慮

CMAQ version 5.0.1
 気相の化学反応: CB05
 エアロゾルモジュール:
AERO526

まとめ272013年冬季の中国のPM2.5汚染を解析
AMeDASの観測と気温を比較

日本の常時観測とPM2.5濃度を比較

計算は観測の時間変動を追随
格子の粗さから観測とは不一致

計算は観測に比べ濃度を過小評価
西日本で1/30の高濃度を追随
しかし東日本では追随しない

中国3地域のPM2.5の寄与解析

寄与解析の時間変動

中国北部の寄与が大きかった
2月1日の高濃度は3領域からの影響

2月初めにかけて東部と内陸部の寄与大地点により寄与の変動が異なる以上です。ありがとうございました。