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(5) 地上・衛星ライダーによるアジア域のエアロゾル解析

（独）国立環境研究所 地域環境研究センター 広域大気環境研究室 清水 厚

<研究協力者>

（独）国立環境研究所 環境計測研究センター 遠隔計測研究室 原 由香里

(平成21年度～23年度)

平成21～25年度累計予算額：54,169千円

（うち、平成25年度予算額：7,219千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

エアロゾルの広域分布を理解する上で不足している鉛直分布に関わる情報について、地上設置および衛星搭載ライダー（レーザーレーダー）のデータを用いて解析を行った。まず、ライダー観測から得られる消散係数のうち、球形粒子によるものを抽出することにより、主に人為起源と推定される微小粒子の個数濃度との対応が見られることを示した。東アジア域における地上ライダーネットワークによる球形粒子消散係数鉛直分布から、その濃度・高度分布がモンスーンの遷移に伴い顕著に年周変化を示していることを明らかにした。更に、2004年以降、球形粒子消散係数の鉛直積分値（光学的厚さ）は2008年頃まで東アジア域で増加し、その後中国北部を除き減少する傾向が見られたが、2012年以降は明確な変化が見られなくなっていることを示した。また、化学輸送モデルにおけるエアロゾル鉛直分布の再現性を調査するため、光学的スケールハイトを利用したモデル内の感度実験および観測との比較を行った。まず、エアロゾルの光学的スケールハイトはモデルの鉛直分解能が不足している場合、大きくなる傾向が見られた。また、衛星搭載ライダーによる観測値と比較すると、分解能が比較的高いモデルでも夏季にスケールハイトが過大となる場合があることが分かった。この手法により、モデル構築時の鉛直分解能の妥当性にエアロゾル鉛直分布の観点からの評価が可能となった。これらとは別に、国内で地上PM $ _{2.5} $ が広域に渡り上昇した日についてライダー観測結果から球形粒子と黄砂による地上付近の消散係数を比較したところ、PM $ _{2.5} $ 上昇イベントにおいて黄砂の寄与が無視できないものであることを明らかにした。

## [キーワード]

ライダー、球形粒子、消散係数、スケールハイト、中長期変動

### 1. はじめに

アジア域のエアロゾル分布が他の地域と比較して特徴的な点は、多様なエアロゾル種が同時に存在し複雑な空間分布が見られること、および近年の領域内の経済発展に伴い前駆物質の発生量が急増していることである。まず前者については、地表付近に分布する人為起源の1次・2次粒子、広い高度範囲に渡って存在する黄砂、および海上に分布する海塩が場所によっては同一の空気塊
において共存している。このためエアロブルの環境・気候影響を論じる際にはこれらの要素毎に考察することが必須で、観測データとしてはそれらをなるべく分離する必要がある。一方後者については同一観測手法による長期モニタリングによって大気中の粒子の濃度変動を明らかにすることで、人間活動による影響を知ることが出来る。このような前提に基づき、2001年以降国立環境研究所が展開してきたアジア域の地上ライダーネットワーク、および2006年にNASAにより打ち上げられた極軌道衛星CALIPSO搭載のライダーCALIOPのデータを主に利用し、他の衛星・地上観測データも援用しながら上記の問題について明らかにし、また数値モデル（化学輸送モデル）のエアロブル鉛直分布がどのようなパラメータにより影響を受けるか、実際の観測がどの程度再現されているのかという点について検証を行った。

## 2 ．研究開発目的

地上設置および衛星搭載ライダー(レーザーレーダー)のデータから、黄砂以外の粒子の消散係数を導出し、それらの時空間変動・中長期変動について解析を行う。具体的には、観測ポリューム内の粒子の形状に関する情報(偏光解消度)を利用して球形粒子の消散係数を計算するアルゴリズムを開発し、その結果を国立環境研究所地上ライダーネットワークデータおよびNASAによるCALIPSO衛星搭載ライダーCALIOPのデータに適用し、アジア域各地域における球形粒子消散係数の季節内変動(濃度・高度分布)および光学的厚さ(球形粒子消散係数の鉛直積分量)に関する10年程度の中長期的な変動を明らかにする。さらに、エアロゾル鉛直分布の特徴的な量として光学的スケールハイト(Hayasaka et al., 2007) $ ^{1)} $ を利用して、実際の観測における値と化学輸送モデルによる値との比較を行う。モデル側では各種実験の結果を用い、観測との差のパラメータ依存性を調べる。さらに、日本国内の地上PM $ _{2.5} $ 上昇に対して黄砂・球形粒子それぞれがどのように寄与したのかについてもライダーを用いて推定する。

### 3. 研究開発方法

地上ライダー、CALIOPともライダーは1064nm/532nmの2波長レーザーを光源とし、532nmについては後方散乱光のうち偏波面が送信光のものと平行な成分および直交する成分とを独立に計測する3チャンネル構成となっている。それぞれのライダーに関する観測データと解析手法の詳細は次の通り。

## (1) 地上ライダー

1. 観測は、10Hzの繰り返しで5分連続(3000ショット)の積算を行う。これを1時間に4回自動的に取得する。距離分解能は6m。データ解析時にはこれを連続5点で足し込み30mの分解能として扱う。2.1064nmの減衰後方散乱係数を利用して各鉛直プロファイルの雲底高度を決定する。また雲底下については2波長比を利用して雨滴の検出も行う。

3. 晴天時には高度6km(ただし、SN比が低い場合にはそれから決定する6km以下の高度)、天時には雲底直下に境界を取って532nmについてFernald法 $ ^{2)} $ によるインバージョン(減衰の補正・大気分子散乱の分離)を行う。最初に境界でエアロブル消散係数を0として解いてから、途中に負の値が現れた場合に境界に有限の値を与えて再度解く。ライダー比(S1)は50srで固定した。分子による後方散乱係数にはCIRA86を利用する。

## (2) 衛星ライダーCALIOP
1. 観測は20Hzで各ショット毎に30mまたは60mのレンジ分解能で後方散乱強度が記録される。

NASAにおいて大気分子を用いたキャリブレーションが行われたLevel1BデータをFTPサイトから取得し、水平方向に3km(20ショット分)の積算を行う。

2.NASAによるLevel2データに含まれる雲・エアロゾル判定において雲が含まれないプロファイルについて、高度14.2kmを上端とし、532nmについて前方Fernald法によってインバージョンを行う。ライダー比(S1)は50srで固定した。

3. 前方Fernald法の場合、途中に光学的に厚い層があると解が発散するのでそのようなプロファイルは以後の解析から除外する。また地上ライダーとの対比では、地上観測地点から100km以内で行われた観測を利用する。

## 以後122共通

4.観測偏光解消度と、上記で得られたエアロゾル消散係数を利用して、エアロゾルのみの偏光解消度を導出する。

5.実際の大気中では粒子偏光解消度0%の球形粒子(主に二次生成粒子と海塩)と粒子偏光解消度35%の黄砂粒子とが外部混合していると仮定して、4.で求められた粒子偏光解消度から観測した空気塊に含まれる2種の粒子の割合を求め、これとエアロゾル消散係数との積を球形粒子消散係数・黄砂消散係数とする(Sugimoto et al., 2003 $ ^{3} $ )。

本研究では雲がある場合の推定手法について改善を測った。その結果得られた値については、地上付近で得られた値と、地上に設置した光学粒子計測器(OPC)や気象庁気象観測との対応を調べ、妥当性のチェックを行った。まずOPCについては、柴田科学GT-521(観測波長780nm)を国立環境研究所大気汚染質実験棟7階(高度約20m)に設置し、1時間に2回8粒経について計測を行った。この値を1時間平均し、ライダー消散係数の1時間平均値と比較する。気象庁観測との対比については、気象官署において随時記録される「大気現象」のうち黄砂・煙霧・もやについて気象庁HP「過去の気象データ検索」からダウンロードしたファイル中より抽出し、該当する大気現象が記録されていた時間帯全てのライダー消散係数について出現頻度を調べて対応を見た。

アジア域における球形粒子の時空間分布(季節毎の鉛直分布の変動)を示すため、球形粒子消散係数の月平均プロファイルを作成し、その鉛直積分量(AOD)やスケールハイト(Ha)を求めて年周変化を調べた。ここで、化学輸送モデルRAMS/CMAQによる球形粒子(硝酸塩・硫酸塩・有機炭素・黒色炭素の和)の3次元分布との対比を行う。RAMS/CMAQの結果は国立環境研究所地域環境研究センター大原利真センター長から提供された鉛直14層、水平80kmメッシュのモデル結果を利用した。人為起源前駆物質の排出源情報としてはREAS $ ^{4} $ の2006年までのものを利用している。また、モデル内で計算される重量濃度から光学量への変換はMalm et al.(1994) $ ^{5} $ の方法を利用した。さらに、2004年以降のAODの数年スケールの変動について、RAMS/CMAQによって求められた球形粒子によるAOD、空港における視程、MODISの微細粒子モードによるAODとの経年変動の比較を行った。視程は、消散係数の逆数と定義されるが、入手できるデータでは視程の上限が10kmまでしか記録されていないため、エアロゾルが薄い時期については解析から除外した。

この他、化学輸送モデルの改良のために、WRF/CMAQによる各種実験の計算結果とCALIOPによる光学的スケールハイトとの比較を行い、モデル内のパラメータに依存した再現性のチェックを行った。ここでは、鉛直層数を37とした標準実験、そのままエアロゾル前駆物質の注入高度範囲を半分にしたもの、鉛直層数を14に減らしたものを対比に利用した。
さらに、地上PM_{2.5}高濃度日の地上付近における2成分ライダー消散係数を解析し、これらの日において黄砂の寄与度合いを推定した。環境省が集約する大気常時監視データからPM_{2.5}日平均値を計算し、この値が短期基準35μg/m^{3}を超過した地点数が全国の観測値点数に占める割合が高かった日を高濃度日と定義した。これらの日における、環境研ネットワークライダー12地点で平均した日平均の黄砂消散係数・球形粒子消散係数をその日の国内における黄砂の寄与・球形粒子の寄与とみなし、解析を行った。

## 4 ．結果及び考察

## （１）球形粒子消散係数の導出手法改善、他の観測との対比

ライダーによる後方散乱強度から消散係数を導出し、そのうち黄砂消散係数を推定する手法はShimizu et al.(2004) $ ^{6)} $ で既に確立されているが、本研究の主たる対象である人為汚染粒子が地上付近に存在し、雲がその上に見られることが多いため、地上ライダーの解析においてライダー方程式のインバージョンを行う際の計算手法をより厳密な方法へ改善した。本研究以前は雲底下では光学的に薄いという前提を置き、この領域における減衰後方散乱係数にライダー比S1を乗じたものを消散係数とみなしていた。しかしこの手法では厳密にはライダー方程式を満たす解が得られる訳ではなく、またレーザー出力の日内変動などがあった場合には推定精度が悪くなる。本研究では雲底下のエアロゾル消散係数の推定精度を向上させるため、雲低下から下向きにFernald法を厳密に適用し、少なくともライダー方程式を厳密に満たすよう計算ルーチンを改良した。ただし、晴天時と比べると拘束条件（エアロゾル消散係数が負ではない）を与える高度領域が減るため、未だにキャリブレーションとして不十分な点が残っている点には留意が必要である。これは、気象条件によらず観測を行った際には低空に雲が現れ、上空まで散乱信号を捉えることが出来ない以上避けられない問題である。

図(5)-1 2008年6月の北京における球形粒子消散係数時間高度断面図。上）雲底下の推定手法改善前、下）雲底下の推定手法改善後。上空が白く抜けている部分は、雲の上で地上ライダーでは観測不可能な領域であることを示している。
図(5)-1に、本研究におけるデータ処理改善の前後の球形粒子消散係数時間高度断面の変化例を示す。従来の処理方法では、上層に雲がある場合にその下のエアロブル層の消散係数を過大に推定し、晴天時データとの時間方向の連続性が十分でなかったが、改善後は大きな不連続が見られなくなっている。

このようにして得られた球形粒子消散係数については、他の観測によって得ることが不可能なため、独立に得られる別の物理量との対比が必要である。本研究で

図(5)-2：（左）OPC微小(0.5μm)粒子数（横軸）とライダー球形粒子消散係数（縦軸）との散布図。個々の点の色は下のカラーバーに示した相対湿度。右図はOPC粗大(5.0μm)粒子数とライダー非球形消散係数の対比で、黄砂粒子については相対湿度によらず粗大粒子-非球形粒子の関係が成り立つことを示している。

は、ライダー近傍に設置した光学式パーティクルカウンター(OPC)による粒子数との比較を行った。つくばのライダーで得られた地上120m付近の消散係数と、近傍(地上20m)に設置したOPCによる同時刻の0.5μm, 5.0μmの個数濃度との対応を示したものが図(5)-2である。またこの際、OPCに付属の温湿度センサによって取得された相対湿度によってデータを色分けした。これによると、球形粒子消散係数は微小粒子(0.5μm)個数との大まかな対応関係が見られる他、同一の消散係数に対しては高湿度時に個数濃度が大きい様子が見られる。

図(5)-3:長崎における各気象現象時における地上ライダー消散係数の累積頻度分布。左：黄砂消散係数、右：球形粒子消散係数。各気象現象のカッコ内は2011年の年間時間数。赤：視程10km未満の黄砂、黄：視程10km以上の黄砂、青：煙霧、緑：もや、水色：報告なしそれぞれの時間帯における統計。

れる。これは、高湿度の場合の吸湿性粒子モード径の増大(光学モデルOPACによれば湿度50%から
99%でおよそ1.5倍)と粒子総表面積のバランスから、このモードが0.5μmより小さいことを示している。即ち、モード径が増大する場合に同一消散係数を得るためには分布全体で個数濃度が減少する必要がある(複素屈折率が変化しない場合、総個数は1/2.25となる必要がある)が、ピーク径よりも大きい側の粒径の一部では個数濃度が増える領域が存在する。この結果から、ライダーによる球形粒子消散係数が0.5μmより小さい微小粒径の濃度を示していることが確認された。なお、黄砂は本研究の直接の対象から外れるが、湿度が低い場合において黄砂消散係数と5.0μm個数濃度との対応も明瞭であり、黄砂イベント時には大粒子を黄砂として識別できていることが確認された。

さらに、2成分（黄砂・球形粒子）消散係数と、日本の気象台における大気の目視観測結果との対応を調べた。図(5)-3は、長崎海洋気象台において2011年に黄砂・煙霧・もやが報告された時間帯の消散係数の頻度分布を累積度数として表示したものである。これによると、球形粒子消散係数が地上観測における煙霧の時間帯に最も上昇しており、そのメディアンは0.2/km程度となりもや観測時の倍程度であることが分かった。黄砂時には球形粒子消散係数は殆んど上昇しておらず、ライダーによって光学的に推定された球形粒子消散係数が黄砂に影響されずに微小粒子イベント

図(5)-4: 地上ライダーによる2ヶ月平均消散係数の鉛直プロファイル(赤線)と地上ライダー(赤)・衛星ライダー(緑)・CMAQ(青)による光学的厚さ(水平面内○)および同じくスケールハイト(鉛直面内△)。左上：北京、右上：広州、下：辺戸岬。

の際に上昇していることが確認された。なお、黄砂消散係数については視程10km以下の黄砂発表
時に、0.25/km付近を中心に分布していることが分かる。ただし、煙霧発表時にもその他の時間帯に比べて黄砂消散係数が僅かに上昇しており、黄砂時に煙霧発表となっている可能性については更なる検討を要する。

## （２）球形粒子消散係数の地域別季節内変動

ライダーによる球形粒子鉛直分布の2ヶ月平均値について、地上ネットワークライダー・衛星搭載ライダーCALIOPの両者を利用して、東アジア域で特徴的な季節ごとの空間分布を抽出した。図(5)-4は、地上ライダーのうち大陸側地点として中国北京、海洋側地点として中国広州および沖縄辺戸岬における2ヶ月平均消散係数鉛直プロファイルの年周変化を示している。ここで、消散係数の鉛直積分量である光学的厚さ(AOD)および、光学的スケールハイト(地上から上方へ積算した消散係数がAODの1-1/e(0.632)倍となる高度、Ha)も同時に示した。利用したデータの期間は2006年7月から2008年12月までの2年半である。北京においては光学的厚さ・スケールハイトとも夏に極大となり、変動も大きい。一方、広州や辺戸岬では夏季には光学的厚さが減少するが、スケールハイトにはそれほど大きな年周変化見られない。これら

図(5)-5：衛星ライダーCALIOP（カラー）およびRAMS/CMAQ（赤等値線）による2ヶ月平均の球形粒子AOD（地表面）、東経115度－125度平均の緯度高度分布（南北断面）、北緯35度－40度平均の軽度高度分布（東西断面）。ベクトルはRAMSによる最下層の水平風。左上から右へ1/2月平均、3/4月平均、5/6月平均、7/8月平均、9/10月平均、11/12月平均。

の季節的な特徴はアジアモンスーンの変動、すなわち冬季は大陸北部に存在する高気圧により北京周辺のスケールハイトが減少しエアロゾルも南方に流出する傾向にあること、夏季には太平洋側から汚染が少ない気流が入り込むことによって広州や辺戸岬ではエアロゾルが減少するのに対して大陸ではエアロゾルが滞留する他、高湿度により吸湿性粒子による消散が増大することなど
を反映していると考えられる。またスケールハイトについては北京の夏の極大が顕著である。大陸においては夏季の太陽放射による地表面加熱に伴って強い対流が発生し、鉛直混合が活発となって高高度まで地表由来のエアロゾルが輸送されていると解釈される。

さらに東シナ海など海上を含む広域での消散係数やAODの実態をCALIOPデータによって示したものが図(5)-5である。この図にはCALIOPから導かれた球形粒子AODの他、経度方向に平均した球形粒子消散係数の緯度高度断面、緯度方向に平均した球形粒子消散係数の経度高度断面、CMAQによるAOD, Ha、RAMSによる最下層の水平風ベクトルも示されている。図(5)-4における結果と同様に、冬季から春季にかけて偏西風によりユーランア大陸から日本・太平洋方面へエアロゾルが流出している様子や、夏季に太平洋高気圧の勢力が強いため日本域ではエアロゾルが少ないことなどが見てとれるが、興味深いのは暖候期のCALIOPとCMAQの差である。外側の等

図(5)-6：北京（上）、沖縄辺戸岬（中）、つくば（下）における光学的厚さの月平均値時系列。青:地上ライダーによる球形粒子AOD、赤:CALIOPによる球形粒子AOD、灰色:MODISによる微小粒子AOD、緑:RAMS/CMAQによる球形粒子AOD。

値線（モデル）がカラー（ライダー観測）の薄い部分に見られ、モデル内でエアロゾル鉛直混合が観測結果よりも深い可能性を示唆している。一方、地表付近で見られるピークの位置は観測と計算でかなり近い領域に見られた。ただし東西のコントラストはモデルの方が顕著で、観測結果では東方海上まで消散係数が0.1程度の値を示す領域が拡がっている。RAMS/CMAQでは自然発生の海塩について考慮されていないため、リモート領域の海上では低空の海塩が観測にのみ反映され、このような差異が生じるものと解釈している。

## （３）球形粒子消散係数の中長期変動

前節でも利用したAODについて、2004年以降の経年変化を地上・衛星ライダーデータ・衛星イメージャ・化学輸送モデルを利用して求めた。図(5)-6に、北京・辺戸岬・つくばにおける2004年から2011年までの月平均AODの変動を示す。この8年間で一貫したトレンドは見られないが、2004年頃に較べて2008年頃には各地点AODが増大している。その後、辺戸やつくばにおいてはやや減少、北京においてはほぼ横ばいという特徴が見られる。変化の傾向自体は、観測手法・モデルによらずほぼ共通しているものの、北京の2006年以前については地上ライダーのAODがやや低く、レーザー出力不足により上空が十分観測されていないのが原因と見られる。これらの傾向は、季
節変化を加味した一次のトレンドモデルによる検定によっても有意とされた（原ほか、2012 $ ^{7} $ ）。

また、中国のライダー観測が行われていない都市について、空港の視程データから推定した地上付近の消散係数を利用して、中国北部・中部・南部における平均的な消散係数のトレンドを

CALIOP/MODIS/CMAQ による AOD のトレンドと比較した(図(5)-7)。この結果からも、2008年ま

図(5)-7：MODIS・CALIOP・RAMS/CMAQによるAOD（上段）と、空港視程から推定した消散係数（下段）の変動。中国北部（左上）・同中部（右上）・同南部（左下）における平均値。

では各地域で消散係数が増加、その後は南部で減少・中部では横ばい・北部では引き続き増加という結果が得られた。ここでCMAQの2007年以降については、排出源情報が2006年のものに固定されている。すなわちこれ以降のモデル内のトレンドは、排出源が一定で気象要因によってのみ生じた場合の結果と解釈できる。観測から得られたトレンドの符号と、CMAQから得られたトレンドの符号との対応を見ると、2008年以前は両者が一致しているのに対して、以降ではそれらが一致しない（原ほか、2012）。すなわち、観測で一部領域に見られた減少トレンドは、排出源を固定したまま気象場を変えても再現されない。このことから、ここで見られた減少トレンドは排出源の変動、具体的には硫酸塩の前駆物質となる二酸化硫黄などの減少傾向を反映しているものと解釈することが出来る。なお地上ライダーデータについては更にその先の2013年末までの月平均値を調べた結果、風下域で見られた2008年以降の減少傾向は2012-2013年にははっきりしなくなることが分かった(図(5)-8)。モデルとの比較等、さらなる検討が必要ではある

図(5)-8：2013年末までの地上ライダーによる球形粒子AODの変動。上から辺戸岬、長崎、つくばにおける結果。
が、一旦減少したかに見えたAODが減少しなくなった理由としては、前駆物質の排出量バランスの変化（二酸化硫黄から窒素酸化物へ）など、気象要素以外の解釈についても検討が必要である。

## （４）光学的スケールハイトを利用した化学輸送モデルの検証

図(5)-9：2007年6月に関する、(左上)37層標準実験、(右上)鉛直低分解能14層実験、(左下)37層前駆物質下層注入実験における、観測(横軸)・モデル(縦軸)間スケールハイトの散布図(左)と、スケールハイト出現頻度分布図(右)。散布図では、シンボルの色が緯度、大きさが光学的厚さ(AOD)に対応している。四角と十字のシンボルはそれぞれ陸上、海上観測を示す。出現頻度分布図は、光学的厚さが0.2以上のケースについて赤線:観測、黒線:モデルとして示した。

化学輸送モデルにおけるエアロゾル分布の再現性に関して、サブテーマ（1）と連携して鉛直分解能などの観点から検討した。まず、WRF/CMAQにおいてa.標準実験、b.鉛直低分解能実験、c.前駆物質低高度注入実験を行い、光学的スケールハイトHaの水平分布をCALIOP観測から求めた結果と対比させた。図(5)-9は、CALIOPで観測されたHa(各左図横軸）および対応する時刻におけるa.-c.の計算結果から得られたHa（同縦軸）との対応を示したものである。これによれば、同一の鉛直分解能において前駆物質の注入高度は結果にほとんど影響せず、分解能が低い場合においてモデル内のHaが実測よりも高いという傾向が見られた。これは12月を対象とした実験よりも6月を対象とした場合に顕著であった。これらの結果からは、前駆物質は境界層内の鉛直混合により速やかに上下に拡散されるため、その注入高度は二次生成エアロゾルの鉛直分布にはほとんど影響しないこと、境界層上端付近で鉛直分解能が不十分な場合は自由対流圏への過大な輸送が起
Scale Height(AOD>0.2), month =0[12]

Scale Height(AOD>0.2), month ={09,10} □ □ □ □

図(5)-10：衛星ライダーおよび数値モデルによる球形粒子エアロブルスケールハイトの比較。赤が人工衛星搭載ライダーCALIOPによる観測結果、黒が化学輸送モデルWRF-CMAQによる計算結果。上段から下段にかけて北から南の緯度範囲、横軸は経度。左上から順に1/2月平均から11/12月平均まで。

こりモデル内でHaが高くなること、特に夏季に背の高い混合層が存在するとその上端高度における分解能が冬季よりも下がるためにこの効果が明瞭なことが示された。

さらに、WRF/CMAQによる37層長期計算結果（2009年1月から2011年12月）を利用し、Haの計算・モデル対応関係について地域ごとの傾向を調べた。CALIOPによるHa、および同時刻における同地点のHaをモデルから取り出し、これらを緯度・経度5度ごとのグリッド内において2ヶ月ごと
に平均化し、地域・季節別の特徴を調べた。その結果をを図(5)-10に示す。まず寒候期から暖候期においては、北緯30度より北側では観測とモデルとの間でHaの一致度が高く、それより南側ではモデルのHaがやや高い。この経度範囲において、南側は海洋上のデータとなっており、モデル内で球形粒子の一種として扱う海塩の再現性が低い場合はモデルと観測との乖離が大きくなることが考えられる。これに対して、夏季には中緯度においてもモデルのHaがおしなべて大きく、特に領域の東側でその傾向が顕著である。先の低分解能実験の際に考察したように、夏季には境界層高度が高くなり、混合層のトップがモデルの鉛直分解能が減り始める領域に到達するものと考えられる。ここで過大な鉛直輸送が計算されると、エアロゾル発生域においてHaが大きくなる他、水平風の強い高度領域での水平輸送量が強くなり、結果的に下流域の上空に到達するエアロゾルが増えるために観測値に比べて下流域でもHaが過大となるものと考えられる。

### （５）地上PM_{2.5}高濃度に対する黄砂・球形粒子の寄与度推定

2013年以降、日本国内における$\mathrm{PM}_{2.5}$の高濃度現象が国民的注目を集め、その上昇要因についての解明が喫緊に求められるようになった。2009年の環境基準制定以降、自治体による$\mathrm{PM}_{2.5}$測定網

図(5)-11: 地上PM_{2.5}日平均値が35μg/m^{3}を超過した地点の割合が高かった日ついて、その割合（上段赤）、70μg/m^{3}超過地点割合（上段緑）、気象官署黄砂観測地点数（上段青線）、全国のライダーで平均した黄砂消散係数日平均値（下段オレンジ）および同じく球形粒子消散係数日平均値（下段水色）。

が充実したが、これは質量濃度を計測するものであり主要物質の特定などには向いていない。ライダーでは大気中の浮遊粒子について、消散係数の面から黄砂由来・球形粒子物質由来と分離を行うことが出来る。ここで、黄砂は主に粗大粒子として存在するため、重量に対する消散の割合は小さい。逆に、黄砂のうちの微小成分については相対的に消散が大きくなる $ ^{8)} $ ので、ライダーによって2成分の消散係数を比較することにより、PM $ _{2.5} $ における黄砂と球形粒子との割合をある程度推定することが出来る。

以下では、全国のPM $ _{2.5} $

計測地点において日平均値が短期基準の35μg/m³を超過した地点の割合が高かった日（2010年度以降の上位30日）について調査した。ここで、当該日に全国61の気象官署のうち黄砂観測を発表し
た地点数も調査した。図(5)-11に、 $ 35\mu g/m^{3} $ 超過地点割合、黄砂観測値点数、2成分消散係数の日平均値を示す。30例中、13のケースでは気象官署において黄砂が観測されており、それらの日ではライダーによる消散係数（12ライダー平均）でも黄砂側が卓越するケースが含まれている。ここで注目すべきは、上位30日の中に連続した2日以上のイベントが多数含まれている点である。つまりPM_{2.5}は一旦広域的に上昇すると翌日以降にも高い値が維持される。そして、人為汚染粒子が黄砂に先行して流入することを考えると、黄砂関連イベントでPM_{2.5}が数日に渡り上昇する場合、少なくともその2日目以降は実際に黄砂粒子の微小成分がPM_{2.5}上昇に寄与している可能性が非常に高いことが示された。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

地上ライダーネットワーク、衛星搭載ライダーCALIOPの後方散乱データから、偏光解消度を利用して532nmの球形粒子による消散係数を導出する手法を改善し、地上観測OPCとの対比によって球形粒子消散係数が0.5μm以下の微小粒子の量を表していることを示した。また、地上気象観測において煙霧が観測された時間帯に球形粒子消散係数が高いことを統計的に示した。東アジア域における球形粒子の3次元分布について、アジアモンスーンに対応した構造を伴った時空間変動が見られることを地上・衛星ライダーならびにRAMS/CMAQを利用して示した。すなわち、冬季には大陸の高気圧によってスケールハイトが減少、エアロゾルが流出するのに対して、夏季には太平洋の高気圧からの空気が日本域を覆い、大陸側では湿潤な環境でエアロゾルが光学的に厚くなる。さらに、2004年以降の球形粒子光学的厚さ(AOD)の中長期時系列から、2008年にかけて東アジア広域で増加傾向にあったAODがその後2011年に掛けて日本域や中国南部で減少傾向にあることを示した。ただしその後の2013年一杯までの観測では、減少傾向が続くというよりも横ばいと見られる結果が得られている。この理由については、発生源の質的な変化などを考慮する必要があると考えられる。化学輸送モデルの改善のために、モデルの鉛直分解能などに着目した解析を行った。鉛直分解能が不足している場合、モデル内で過大な鉛直輸送が生じ、エアロゾルが長距離輸送されてしまう可能性が示唆された。地上PM_{2.5}高濃度日において、黄砂消散係数の上昇が見られるケースが2010年度以降の上位30日のうち半数程度存在したことを示した。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

本研究において改良を行った地上ネットワークライダーデータ処理システムによる球形粒子消散係数の計算結果は国立環境研究所WWWサイト内の環境GISからリアルタイムで発信しており、研究者および一般市民から大気汚染状況の把握のため利用されている。URLは

###### http://www-gis5.nies.go.jp/eastasia/DustLider.php

また、10年間分の処理を行った球形粒子消散係数データの一部は、環境省「黄砂の健康影響に関する疫学研究等を行うワーキンググループ」委員である清水から同ワーキンググループへ提供している。これは、黄砂の疫学調査における交絡因子として人為汚染の程度を示すために用いられた。この他、環境省「黄砂実態解明調査WG」においても煙霧現象の解析を行う際に利用された。
## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

環境省が主体となって構築するとされるPM_{2.5}予報モデルにおいて、本研究により方向性が示されたエアロゾル鉛直分布再現性確認手法を通じてモデル鉛直分解能の妥当性を検証し、将来の観測データからモデルの再現性そのものを検証することが期待される。

## 6 ．国際共同研究等の状況

ライダーネットワークの運用は、以前より韓国ソウル大、中国日中友好環境保全センター、中国科学院、モンゴル気象水文監督監視庁それぞれとの共同研究の枠内に位置付けられている。その一部は当初はＡＤＢ－ＧＥＦ黄砂対策プロジェクト内の国際連携として実施されたものであるが、ライダーは黄砂のみならず球形(人為汚染)粒子の観測も行えるため、当研究でも利用しているものである。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) Y. HARA, I. UNO, A. SHIMIZU, N. SUGIMOTO, I. MATSUI, K. YUMIMOTO, J. KUROKAWA, T. OHARA and Z. LIU: Scientific Online Letters on the Atmosphere, Vol. 7, 121-124, doi:10.2151/sola.2011-031 (2011)

“Seasonal Characteristics of Spherical Aerosol Distribution in Eastern Asia: Integrated Analysis Using Ground/Space-Based Lidars and a Chemical Transport Model”

2) 原由香里, 鵜野伊津志, 清水厚, 杉本伸夫, 松井一郎, 大原利貞, Zifa Wang, Soonchang Yoon: 天気, 59 (8), 701-707 (2012)

「東アジアにおける人為起源エアロゾルによる光学的厚さの近年のトレンドの解析」

## （2） 口頭発表（学会等）

1) Y. HARA, K. YUMIMOTO, I. UNO, A. SHIMIZU, T. OHARA, N. SUGIMOTO: Int. Symp. Atmos. Light Scattering Remote Sensing, Abstracts, 35-36 (2009)

“Seasonal variation of aerosols distribution in East Asia based on ground and space lidar observation and a chemical transport model”

2) A. SHIMIZU, N. SUGIMOTO, I. MATSUI: AOGS 6th Annu. Meet. 2009, Abstracts (2009) "Data production in NIES lidar network"

3) A. SHIMIZU, I. MATSUI, T. NISHIZAWA, N. SUGIMOTO: 4th Jpn.-China-Korea Jt. Conf. Meteorol., Abstracts, 87 (2009)

“A lidar network for cloud and aerosol observations in Asia”

4) 原由香里，鵜野伊津志，清水厚，杉本伸夫：第27回レーザセンシングシンポジウム，同予稿集，98-101 (2009)

「地上/衛星搭載ライダーと化学輸送モデルを用いた東アジア域における球形エアロゾル分布の季節変動に関する研究」

5) 原由香里，鹈野伊津志，清水厚，杉本伸夫，大原利真：日本気象学会 2009年度秋季大会，同講
「地上/衛星搭載ライダーと化学物質輸送モデルにより示された東アジア域における球形エアロゾル分布の季節変動」

7) A. SHIMIZU, N. SUGIMOTO, I. MATSUI: 25th Int. Laser Radar Conf., St. Petersburg (2010) "Detailed description of data processing system for lidar network in East Asia"

8) Y. HARA, I. UNO, A. SHIMIZU, N. SUGIMOTO, I. MATSUI, J. KUROKAWA, T. OHARA, Z. LIU, Y. ZHANG, X. LIU, Z. WANG: 25th Int. Laser Radar Conf., St. Petersburg (2010)

"An integrated analysis of spherical aerosol distribution in Eastern Asia based on ground/space-based Lidar and a chemical transport model"

9) 清水厚, 杉本伸夫, 松井一郎 : 第28回レーザセンシングシンポジウム(2010)

「ライダーによるダスト・球形粒子消散係数とOPCによるサイズ別粒子数との

11) A. SHIMIZU, Y. HARA, N. SUGIMOTO, I. MATSUI: The 8th International Conference on Acid Deposition, Beijing China (2011)

“Retrieval of spherical particles extinction coefficient from network lidar observation”

12) Y. HARA, A. SHIMIZU, I. UNO, N. SUGIMOTO, I. MATSUI, J. KUROKAWA, T. OHARA: The 8th International Conference on Acid Deposition, Beijing China (2011)

“Spherical aerosols distribution and the long-term trend in eastern Asia derived from Lidar measurements, passive satellite remote sensing and a chemical transport model”

13)清水厚, 杉本伸夫, 松井一郎, 原由香里: 第29回レーザセンシングシンポジウム(2011)「ライダー観測による下層の消散係数と地上エアロブル測定・大気現象との対応」

15)清水厚, 杉本伸夫, 松井一郎, 原由香里: 日本気象学会2011年度秋季大会「ライダーによる地上付近の2成分消散係数と黄砂・煙霧等大気現象との対応

16)清水厚, 山地一代: 第30回レーザセンシングシンポジウム(2012)

「CALIPSOを利用した化学輸送モデルにおけるエアロブル鉛直分布再現性の検証」

17)清水厚，山地一代：日本気象学会2013年度春季大会，同予稿集,306(2013)

「球形粒子の光学的スケールハイトを利用した化学輸送モデルとライダー観測におけるエアロゾル鉛直分布比較」

18) A. SHIMIZU, N. SUGIMOTO, I. MATSUI, T. NISHIZAWA: The 3rd International Symposium on Atmospheric Light Scattering and Remote Sensing, Abstracts, 33 (2013)
“Lidar extinction coefficient compared with particle number concentration and subjective weather report”

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

第27回レーザセンシングシンポジウム 最優秀ポスター賞受賞(2009)

地上/衛星搭載ライダーと化学輸送モデルを用いた東アジア域における球形エアロゾル分布の季節変動に関する研究、原由香里（(独)国立環境研究所）、鵜野伊津志（九州大学応用力学研究所）、清水厚、杉本伸夫（(独)国立環境研究所）

第29回レーザセンシングシンポジウム広野賞(2011)

原 由香里：対象論文「ライダー/衛星観測と化学物質輸送モデルによる東アジア域における人為起源エアロゾルの長期トレンド解析」

### 8 \. 引用文献

1) T. HAYASAKA et al.: Vertical distribution and optical properties of aerosols observed over Japan during the Atmospheric Brown Clouds–East Asia Regional Experiment 2005, J. Geophys. Res., 112, D22S35, doi:10.1029/2006JD008086 (2007).

2) F. G. FERNALD, "Analysis of atmospheric lidar observations: some comments," Appl. Opt. 23, 652-653 (1984) http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-23-5-652

3) N. SUGIMOTO et al.: Geophys. Res. Lett., 30, 1640, doi:10.1029/2002GL016349, 12 (2003)

“Record heavy Asian dust in Beijing in 2002: Observations and model analysis of recent events”

4) W. C. MALM et al.: J. Geophys. Res., 99(D1), 1347–1370, 93JD02916 (1994)

“Spatial and seasonal trends in particle concentration and optical extinction in the United States”

5) T. OHARA et al.: Atmos. Chem. Phys., 7, 4419–4444 (2007)

“Asian emission inventory for anthropogenic emission sources during the period 1980–2020”

6) A. SHIMIZU et al.: J. Geophys. Res., 109, D19S17, doi:10.1029/2002JD003253 (2004)

“Continuous observations of Asian dust and other aerosols by polarization lidars in China and Japan during ACE-Asia”

7) 原由香里，鹅野伊津志，清水厚，杉本伸夫，松井一郎，大原利真，Z. Wang, S. Yoon: 天気, 59 (8), 701-707 (2012)
「東アジアにおける人為起源エアロゾルによる光学的厚さの近年のトレンドの解析」

8) N. SUGIMOTO et al.: SOLA 7A, 13-16 (2011)

“Comparison of Surface Observations and a Regional Dust Transport Model Assimilated with Lidar Network Data in Asian Dust Event of March 29 to April 2, 2007”
# （６）受動型衛星観測による大気汚染物質の時空間分布の解析

千葉大学 環境リモートセンシング研究センター 入江 仁士

<研究協力者>

九州大学 応用力学研究所 鵜野 伊津志

神戸大学大学院海事科学研究科 山地 一代

平成21～25年度累計予算額：15,738千円

（うち、平成25年度予算額：2,888千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

衛星観測は東アジアで顕在化している広域大気汚染の実態を把握するうえで極めて有効であるが、衛星の寿命のため、長期傾向を明らかにするには、異なる衛星観測データを複合的に利用し組み合わせる必要がある。また、気候変動研究においても重要な役割を果たしてきたエアロブル衛星データと大気汚染ガスデータとの新たな複合利用は、今後のコベネフィットへの議論に資するポテンシャルを持つ。しかし、各種衛星データは十分に品質管理されているとは言い難く、こういった複合利用に向けた障壁となっている。本研究では、NASAの2つの衛星に搭載されたMODISセンサのエアロブルデータに加え、GOME, SCIAMACHY, OMI, GOME-2といった複数種の衛星センサのNO₂データも解析し、東アジア域での時空間分布を調べた。中国大陸下流に位置する黄海・韓国近海で2006-2010年に0.02/年でエアロブルの光学的厚さ(AOD)が減少した傾向が見られ、中国での湿式排煙脱硫装置の普及に起因する人為起源SO₂の排出量減少との関連が示唆された。他方、中国中東部でのNO₂濃度は1996年以降、増加の一途をたどり、2007～2008年に極大となった。2008年秋にはリーマンショックのタイミングで一時的に減少に転じたが、その後、再び増加した。2011年以降は増加の鈍化、或いは減少の傾向が見られた。2009-2013年においてはNO₂とAODが同じ変動を示した。エアロブルの変動要因として硫黄酸化物だけでなく窒素酸化物も重要であるかもしれない。その重要性によっては、今後の中国国内のNOx規制はオブンに加えエアロブル(PM₂.₅)の減少にも寄与しうる。各種衛星観測データは地上観測データを用いて定量的に検証した。加えて、衛星観測の感度実験・誤差解析も実施した。その結果を踏まえ、衛星データを基準とした領域モデルの評価を実施した。モデルによる10年ラン計算は衛星データが示す年々の変動パターンを定量的に再現した。この結果はモデルで利用したエミッションインベントリー(REASv2)の妥当性を支持する。このように、長期トレンドの観点等からモデル精緻化に資する知見を得た。

## [キーワード]

受動型衛星観測、長期トレンド、大気汚染ガス、エアロゾル、複合利用

### 1. はじめに

東アジアでは急速なエネルギー需要の増大に起因して大気汚染が深刻化している。このような
背景の下、近年、エアロゾルだけでなくガス成分も含む各種大気汚染物質の観測が衛星から地球規模で行われている。衛星観測は広域大気汚染の実態を把握する上で極めて有効であるが、衛星の寿命のため、長期にわたった傾向を明らかにするためには異なる衛星観測データを複合的に組み合わせる必要がある。また、気候変動の研究でも重要な役割を果たしてきたエアロゾル衛星データと大気汚染ガスデータとの新たな複合利用は、今後のコベネフィットへの議論に資するポテンシャルを持つ。しかしながら、各種衛星データは十分に品質管理されているとは言い難く、こういった複合利用に向けた障壁となっている。

## 2 ．研究開発目的

東アジア域における広域大気汚染の時空間分布の特徴を明らかにするために、各種受動型衛星センサの最新データを収集、複合的に解析する。エアロゾルについては、NASAの2つの衛星に搭載されたMODISのデータを利用した時空間分布解析を行う。NO $ _{2} $ については、GOME、SCIAMACHY、OMI、GOME-2といった複数種の衛星センサのデータを解析する。各センサのデータから見られる特徴の違いを、場所・季節・空間分解能・観測時刻の観点から整理する。加えて、中国華中で実施された中国ルドン集中観測等で得られた地上観測データを用いて衛星データを定量的に比較検証するとともに、詳細な誤差解析を行う。得られた結果を踏まえ、近年の東アジア域におけるエアロゾル・NO $ _{2} $ の時空間分布とその要因を考察する。詳細に検証・誤差解析された衛星データを利用することで、衛星データを基準としたモデル評価を試みる。複数の衛星観測データが異なる時刻で得られていることに着目し、モデルを日変化という従来とは異なる観点から評価する。さらには、モデルによる10年ラン計算を援用し、長期トレンドの観点からもモデル精緻化に資する知見を得る。

### 3. 研究開発方法

本研究では、エアロゾルの受動型衛星観測データとして、NASA LAADS（Level 1 and Atmosphere Archive and Distribution System）で提供しているTerraとAqua衛星に搭載されたMODISのデータを解析した。本研究期間中にデータがバージョンアップされたことを受け、最新のデータ(Collection 5.1)を収集するとともに、直近の2013年までの解析を行った。2000年以降のエアロゾル光学的厚さ(AOD)のトレンド解析を、中国中東部(30-40°N, 110-123°E)だけでなく他の様々な領域（例えば下流域にあたる黄海や韓国近海）についても実施した。

NO_{2}については、高水平解像度のOMIデータの解析にまず着手し、その後、長期観測を継続する見通しのあるGOME-2や既に長期の観測データの蓄積のあるSCIAMACHYのデータの解析も含めた。さらには、1995-2003年に観測したGOMEのデータも追加解析した。これらの4種類の受動型衛星センサのデータとして、同じアルゴリズムで導出されているKNMI（オランダ王立気象研究所）のNO_{2}プロダクト $ ^{1)} $ を利用することで、データ質が比較的一貫する形で長期トレンド解析が可能となった。表(6)-1に各NO_{2}観測衛星センサの観測時刻と空間分解能をまとめた。
表(6)-1. 本研究で用いた $ NO_{2} $ 観測衛星センサの観測時刻と空間分解能

衛星センサ	およその観測時刻（地方時）	空間分解能
GOME/ERS-2	10:30	320x40 km²
SCIAMACHY/ENVISAT	10:00	60x30 km²
OMI/Aura	13:45	13x24 km²(直下視)
GOME-2/MetOp-A	9:30	80x40 km²

各衛星データを共通の基準で評価するために、サブテーマ（4）で実施されたルドン集中観測等、これまで日本(横須賀、辺戸岬、つくば)や中国(泰安、蟒山、ルドン)の複数地点で実施したMAX-DOAS(多軸差分吸収分光法)地上観測によって得られた対流圈NO $ _{2} $ カラムのデータセットを作成した。図(6)-1に示されているように、これは様々なNO $ _{2} $ 濃度レベルをカバーしているユニークなデータセットである。MAX-DOAS法で測定される太陽散乱光スペクトルのうち、460-490 nmの波長域のNO $ _{2} $ とO $ _{4} $ (酸素分子の衝突錯体)の吸収帯を使ってNO $ _{2} $ の対流圈カラム濃度を衛星データとは独立にリトリーバルした。

MAX-DOASデータの時間分解能は30分、空間代表性は5-20 km程度であると見積もった。MAX-DOASと

図(6)-1. 衛星データの検証比較に用いたMAX-DOAS観測が行われた6地点が白丸で示されている。2010年5月のGOME-2の対流圈NO $ _{2} $ カラムの月平均マップを色で示す。

衛星観測の時間差が30分以内のときについてのみ比較を行った。衛星データの高精度なバイアス評価には、特に比較的短寿命の $ NO_{2} $ については、MAX-DOASと衛星センサが同一場所を観測したかどうかに留意する必要がある。本研究では、その基準として両観測地点の距離(x)を緯度・経度で判定した。例えば、x=0.10度は距離が0.10度以内であったことを意味する。xを0.05度～1.00度まで変えて、最適な条件で検証比較できるよう工夫した。

加えて、衛星観測のシミュレーションツールとして放射伝達モデル(JACOSPAR) $ ^{2)} $ を用い、波長ステップ0.1 nm，高度ステップ100 mという高分解能での詳細なヤコビアン(ボックスエアマスファクター)の計算を行った。地表面アルベドやエアロゾル等に対するボックスエアマスファクターの変化から地表近くの大気汚染物質に対する衛星観測の感度を解析的に調べた。

このように検証・感度解析された衛星データを用いて、本研究では、S7-1-(1)と連携し、マルチスケール大気質モデルCMAQ(ver.4.7.1)の評価を行い、モデル精緻化に資する知見取得を試みた。CMAQを用いてNO $ _{2} $ カラム濃度分布の計算を行うにあたり、気象場の計算には領域気象予測モデルWRF(ver.3.3)を用いた。評価は、2007年6月に焦点を当てて実施した。高水平分解能を含む様々な条件でモデル計算を行う計算コストを抑えるために短期間の評価とした。2007年に着目した理由は、(1)GOME-2, SCIAMACHY, OMIが同時に観測した時期が2007-2012年であり、(2)一般的に早い時期のほうが測器の劣化の可能性が小さい上、エミッションデータの信頼性も高いと考えられるからである。6月に焦点を当てた理由は、本研究で実施した衛星データとの検証比較が主に6月に得られた地上観測(MAX-DOAS)データで行われ、衛星データの誤差を精密に評価できたからである。また、CMAQや衛星観測のリトリーバルで利用されている数値モデル(TM4)を含め、一般に、
モデルによる大気境界層のシミュレーションは十分な検証が実施されておらず、そのモデル間の違いが衛星データによるモデル評価の結果に顕著な影響を与えうる。境界層の厚さが比較的厚い6月の比較を行うことでその影響を最小化できると考えた。人為起源排出量データとしてはテーマ2で作成されたREAS Version 2のエミッションインベントリーデータ $ ^{3)} $ を利用した。計算は1時間ステップで行い、その結果を衛星の観測時刻である

地方時9:30, 10:00, 13:45に内挿し、各時刻について月平均値を求め、衛星データとの比較を行った。評価は中国～日本にかけての12の診断領域について詳細に実施した（図(6)-2）。空間解像度（水平解像度:80, 40, 20, 10 km、鉛直総数:14, 37）を変えた感度実験だけでなく、エミッションに対する感度実験の結果も加味し、衛星データとの比較結果を考察した。中国については、中国中東部(CEC)、華北平原地域(NCP)、北京(BEI)といった異なる空間スケールの地域も含めた。

図6-2. 本研究で設定した12の診断領域。

本研究ではまた、2000～2010年の11年間においてCMAQによる長期計算を実施した。水平解像度は80 kmに固定した。GOME, SCIAMACHY, OMI, GOME-2の複数の対流圈NO $ _{2} $ カラム濃度の衛星CMAQの長期計算の値と比較し、長期トレンドの観点からもモデル精緻化に資する知見の取得を試みた。また、MODISのエアロゾル光学的厚さ(AOD)のデータも2013年まで解析し、長期トレンドを考察した。

## 4 ．結果及び考察

図6-(3)に中国中東部におけるMODISのAODデータの統計値の時系列を示す。中国中東部では2000-2010年の11年間、AODが年平均値で0.5-0.6と常に高い値で推移していたことが分かった(図6-(3))。季節変化は明瞭で、夏季に極大、冬季に極小を示した。夏季に極大となるのは、(1)海洋性の空気塊が卓越するために相対湿度が高くエアロゾルが成長しやすい条件にあること、(2)空気塊は華北平原の西に位置する山に阻まれ、同地域に滞留しやすいこと、(3)日射が強くエアロゾルが光化学的に生成されやすい条件にあること、(4)農業残余物の燃焼によるエアロゾルの直接的な放出が多いこと、(5)ダストの飛来量が比較的多いことに起因していると考えられる。この11年間の年変化率は平均で約0.002/年と小さいことが計算された。

AODの変動と人間活動との関連を精密に解析するに

図(6)-3. （上）中国中東部における MODIS AODの月平均値(黒)および年 平均値(青四角)。赤線は回帰直線。(下) 黄海上空のAODの月平均値(黒)。 2000-2006年と2006-2010年の回帰直 線はそれぞれ青と赤で示されている。