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論文

Oceanic dispersion of Fukushima-derived Cs-137 simulated by multiple oceanic general circulation models

川村 英之; 古野 朗子; 小林 卓也; 印 貞治*; 中山 智治*; 石川 洋一*; 宮澤 康正*; 碓氷 典久*

Journal of Environmental Radioactivity, 180, p.36 - 58, 2017/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:69.03(Environmental Sciences)

本研究では、単一の海洋拡散モデルと複数の海洋大循環モデルを使用して、福島第一原子力発電所事故起因のセシウム137の海洋拡散相互比較シミュレーションを実施した。シミュレーション結果は、福島県沿岸、日本沖合及び外洋で観測されたセシウム137濃度を比較的良好に再現していることが確認された。セシウム137は事故後数か月間は沿岸を南北方向に拡散し、その後、黒潮や黒潮続流により沖合へ拡散されたことが、福島県沿岸、日本沖合及び外洋を対象とした海洋拡散相互比較シミュレーションにより共通して示唆された。事故から1年間のセシウム137の海洋中存在量を定量化することにより、セシウム137が活発に福島県沿岸及び日本沖合から外洋へ拡散し、同時に海洋の浅い層から深い層へ拡散したことが示唆された。

論文

福島第一原子力発電所から放出された放射性核種の海洋中移行シミュレーション

川村 英之; 小林 卓也; 古野 朗子; 印 貞治*; 石川 洋一*; 中山 智治*; 島 茂樹*; 淡路 敏之*

Reports of Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University, (143), p.111 - 117, 2012/09

2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により、周辺環境へ放射性核種が放出された。日本原子力研究開発機構では、事故当時からこれらの放射性核種が海洋環境へ与える影響を評価するため、海洋中放射性核種移行モデルと海洋大循環モデルを用いて数値シミュレーションを行ってきた。本研究では、事故後の約2か月間における放射性核種の移行を当時の海況場と関連させて解析を行った。その結果、おもに3月中旬に大気中へ放出された放射性核種は日本の東方向の太平洋の海表面に沈着し、それらが黒潮続流や海洋中規模渦等の海流により移行されたことが示唆される。また、福島第一原子力発電所から海洋中へ直接放出された放射性核種は、おもに沿岸に沿って南下し、その後は黒潮続流により拡散されながら東に輸送されたと考えられる。

論文

Preliminary numerical experiments on Oceanic dispersion of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs discharged into the ocean because of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant disaster

川村 英之; 小林 卓也; 古野 朗子; 印 貞治*; 石川 洋一*; 中山 智治*; 島 茂樹*; 淡路 敏之*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(11), p.1349 - 1356, 2011/11

AA2011-0314.pdf:0.68MB

福島第一原子力発電所の事故により海洋中へ放出された$$^{131}$$Iと$$^{137}$$Csの移行を数値シミュレーションにより計算した。計算結果は、海洋モニタリングで得られた観測点における放射性核種の時系列と良い一致を示した。また、4月上旬に北茨城市沖で採取されたコウナゴ内で検出された高濃度の$$^{131}$$Iは大気から海洋表面へ沈着した$$^{131}$$Iが原因であることが示唆された。さらに、太平洋の日本の東海域における放射性核種の濃度分布を計算し、3月中旬に大気中へ放出された放射性核種の海表面への沈着の影響が大きいことを示唆した。

論文

A Study of released radionuclide in the coastal area from a discharge pipe of nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Aomori, Japan

小林 卓也; 印 貞治*; 石川 洋一*; 川村 英之; 中山 智治*; 島 茂樹*; 淡路 敏之*; 外川 織彦

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.682 - 687, 2011/10

青森県六ヶ所村に立地する使用済燃料再処理施設は、近い将来に稼動する。再処理施設の通常運転時には、放射性廃液が海洋放出口から計画的に沿岸域に放出される。放出された放射性核種は、海洋中を物理・化学・生物過程を経て移行する。そのため再処理施設から沿岸海洋へ通常放出される放射性核種の移行挙動を理解することは、環境安全の観点からも重要である。そこで、海洋大循環モデルと海洋中放射性物質移行モデルから構成される六ヶ所海域における放射性核種の移行挙動を予測する計算システムを開発した。海洋大循環モデルは、4次元データ同化手法と3段のネスティング手法を用いるために高速の計算機環境が必要である。海洋中放射性物質移行モデルには、溶存態と懸濁態との吸脱着過程を取り扱う吸脱着モデルと、鉛直重力噴流モデルをコード化した。適用計算として2007年の海況場を再現し、仮想的な放射性物質の拡散実験を実施した。

報告書

下北海域における海洋放射能予測コードの整備

小林 卓也; 外川 織彦; 伊藤 集通; 乙坂 重嘉; 川村 英之; 林 圭佐*; 島 茂樹*; 中山 智治*; 印 貞治*

JAEA-Research 2009-040, 63 Pages, 2009/12

JAEA-Research-2009-040.pdf:12.19MB

使用済燃料再処理施設の平常運転時には、施設から少量の放射性核種が海洋へ計画的に放出される。このため、再処理施設の平常時に海洋へ放出される放射性核種に起因する環境影響を把握することは、施設に対する周辺住民の理解・安心の醸成に貢献するうえで重要なことである。そこで筆者らは、再処理施設から六ヶ所村沖合の下北海域へ放出される放射性核種の移行を予測することを目的として、それまでの日本原子力研究開発機構での研究成果を当該海域に適合させるために、気候値を使用した海水循環予測コードの整備、及び海水中放射性核種移行予測コードの整備を行った。これに併せて、下北海域において沈降粒子特性データを実測し、海水中放射性核種移行予測コードに用いるパラメータを検討した。本報告書は、平成15年度から20年度までに実施した下北沖海域を研究対象海域とした研究成果から、特に重要と思われる成果についてまとめたものである。

論文

下北沖海域における海洋中放射性核種移行予測システムの構築とケーススタディ

小林 卓也; 印 貞治*; 石川 洋一*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 中山 智治*; 淡路 敏之*; 川村 英之; 外川 織彦

日本原子力学会和文論文誌, 7(2), p.112 - 126, 2008/06

下北沖海域における使用済燃料再処理施設の平常時及び異常時に海洋へ放出される放射性核種の移行を予測する海況予測システムを開発した。開発されたシステムのケーススタディを実施した結果、下記の結論が得られた。(1)沿岸域の海況予報は、海洋大循環モデルにデータ同化手法とネスティング手法を用いることにより、十分実用に耐えられるレベルに到達した。(2)$$^{3}$$Hの仮想放出計算から海産物摂取による最大個人線量を推定したところ、0.45$$mu$$Sv/yであった。この値は一般公衆の線量限度よりも十分低い値である。(3)吸脱着モデルを用いた$$^{137}$$Csの仮想放出計算の結果、60日間の計算期間では海底に堆積する$$^{137}$$Csは全体の約4%であった。今回の仮想放出計算による$$^{137}$$Cs濃度は、当該海域で測定されたグローバルフォールアウトと同程度以下であった。

論文

Variation of volume transport of the Tsugaru Warm Current in the period from 2000 to 2002

伊藤 集通; 川村 英之; 中山 智治*; 島 茂樹*; 大西 光代*; 磯田 豊*

Proceedings of International Workshop on Monitoring and Forecasting of the Rapid Change in Ocean-Atmosphere Environment in the East Asia, p.13 - 14, 2007/11

本研究では、2000年4月から2002年6月の期間の、フェリー搭載音響ドップラー流向流速分布計(ADCP)観測から見積もられた、津軽暖流の流量変動について解析した。この期間の流量は0.6-2.5Sv(=10$$^{6}$$m$$^{3}$$s$$^{-1}$$)の幅で変動し、その平均として1.3$$pm$$0.3Svを得た。観測期間の前半は季節変動よりも20-30日周期の変動が卓越し、逆に後半では季節変動(春最小,秋最大)が卓越した。この変動と海峡周辺の水位差の変動との間にはよい相関が見られた。これについては予想の範囲内であった。一方で、流量変動に海峡周辺の局地風が影響していることを示唆する結果も得られた。

論文

Variation of volume transport of the Tsugaru Warm Current in the period from 2000 to 2002

伊藤 集通; 川村 英之; 大西 光代*; 磯田 豊*; 中山 智治*; 島 茂樹*

Proceedings of 14th PAMS/JECSS Workshop, p.222 - 223, 2007/05

原子力機構では、現在開発中の日本海海水循環予測モデルの境界値とするため、旧法人時代を含め1999年11月以降、津軽海峡における通過流の計測を継続して実施している。これまでに、1999年から2000年の冬季の津軽海峡(青森-函館)における通過流の流量が 1.0$$sim$$2.1Sv(平均1.5$$pm$$0.3Sv)の範囲で変動し、それが日本海と太平洋の水位差によって駆動されている可能性があることを示唆した。これに対して本研究期間においては、流量(大間-汐首)が、1.0$$sim$$1.8Sv(平均1.4$$pm$$0.2Sv)であると見積もられた。また、1999年の結果と比較して、流量の変動範囲及び平均値に大きな違いはないものの、顕著な季節変動が見られないかわりに約30日周期の変動が見られることがわかった。この流量変動は日本海内外の水位差の変動である程度説明できること(R$$sim$$0.5)、また、函館の風の東西成分と弱いながら相関がある(R$$sim$$0.3)ことがわかった。

論文

The Oceanic forecasting system near the Shimokita Peninsula, Japan

印 貞治*; 中山 智治*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 石川 洋一*; 淡路 敏之*; 小林 卓也; 川村 英之; 外川 織彦; 豊田 隆寛*

Proceedings of International Symposium on Environmental Modeling and Radioecology, p.58 - 64, 2007/03

下北半島沖の太平洋北西部は複雑な水塊構造を成している。海況予報システムを構築するためには、海水循環モデルを使用してこの海域の循環や水塊構造を正確に再現する必要がある。そのため、ネスティング手法を適用してきた。また、海況場の計算結果を初期化するために四次元変分法を使用してデータ同化を適用している。データ同化用のデータは、GTSPPと呼ばれるプロジェクトで得られた現場観測データと人工衛星による海面水温・海面高度データである。2003年に行われた観測データと同時期の計算結果を比較したところ、海況予報システムが高い性能を持つことが確認された。特に、下北半島沖の沿岸モード・渦モードと呼ばれる流れや両モード間の移行過程がよく再現されることがわかった。

論文

下北沖海域における海況予測システムの構築

印 貞治*; 島 茂樹*; 中山 智治*; 石川 洋一*; 外川 織彦; 小林 卓也; 川村 英之

月刊海洋, 37(9), p.674 - 680, 2005/09

本報告は、日本海洋科学振興財団,京都大学及び原研が協力して実施している下北沖海域における現況解析・海況予測システムの構築について解説するものである。この事業の中で、原研は同財団からの受託研究として、気候値を使用した海水循環モデル及び海水中放射性核種移行モデルの整備、並びにモデルの検証と改良のための沈降粒子特性データの取得実験を担当している。本解説では、解析・予報システムの概要と整備の進捗状況を述べるとともに、システムを使用した予備計算結果を示した。予備計算の結果、データ同化モデルにより西部北太平洋における解析・予報結果が改善されることが理解され、また下北沖海域特有の沿岸モード(冬季)と渦モード(夏季)がほぼ再現されることがわかった。

論文

定期船ADCPによるsemi-regular samplingデータを用いた調和解析手法の検討; 津軽海峡東口における潮流と残差流の評価

黒田 寛*; 磯田 豊*; 大西 光代*; 岩橋 雅行*; 佐藤 千鶴*; 中山 智治*; 伊藤 集通; 伊勢田 賢一*; 西澤 慶介*; 島 茂樹*; et al.

海の研究, 13(6), p.553 - 564, 2004/11

定期船ADCP流速データを用いて、黒田・磯田(2004)が提案した年周期変動成分に関する調和解析上の注意点に基づき、津軽海峡東口周辺における潮流と残差流(年周期変動)成分を見積もった。調和解析上の最大の問題点は、日単位のデータサンプリングによりK1とP1分潮からSa分潮と同じ周期のエイリアシングが生じるため、K1, P1, Saの3分潮を同時に分離することが不可能なことである。まず、Sa, K1の2分潮を選択し、O1, M2, Q1, N2の4分潮を加えて調和解析を行った結果、空間的に安定し、卓越したK1分潮流を見積もることができた。しかし、平衡潮汐におけるK1とP1分潮の振幅比(約0.3)から推測して、K1分潮流の卓越は同時に、除外したP1分潮流の年周期変動成分に対する影響も無視できないことを意味する。そこで、津軽海峡東口周辺の検潮所におけるK1とP1分潮の潮位の振幅比と位相差の関係を潮流に仮定した調和解析を再び行い、過去に行われた係留流速観測結果に近いK1分潮流の調和定数を得ることができた。このような潮流成分の見積もり方法によって、津軽海峡内における年周期変動を提示することが初めて可能となった。

論文

Winter transport and tidal current in the Tsugaru Strait

大西 光代*; 礒田 豊*; 黒田 寛*; 岩橋 雅行*; 佐藤 千鶴*; 中山 智治*; 伊藤 集通; 伊勢田 賢一*; 西澤 慶介*; 島 茂樹*; et al.

北海道大学水産科学研究彙報, 55(2), p.105 - 119, 2004/10

津軽海峡における流量変動と潮流特性を明らかにするために船底設置型ドップラー流速計による流速モニタリングを1999年10月29日から2000年3月31日までの期間行った。観測ラインは海峡中央部を横断するものであった。津軽海峡は北太平洋と日本海を結ぶ海峡であり対馬暖流の主要な流出口である。平均流の強流部はほぼ海峡中央部に位置し流れの向きは北東方向であった。また、その両側にあたる北海道と本州沿岸には反流が存在した。平均流の流量、すなわち津軽暖流流量は、正味西向きに1.8Sv(1Sv=10$$^{6}$$m$$^{3}$$s$$^{-1}$$)であった。潮流は主要四大分潮(M2, S2, O1, K1)分潮について解析した。海峡内の潮汐は一般に半日周潮が卓越しているが、潮流においてはK1とM2の海峡通過流量がそれぞれ0.72Svと0.52Svであり、日周潮が卓越していた。潮流による通過流量と潮汐の位相関係からK1は定在波の特徴を持ち、M2は進行波の特徴を持つことが明らかとなった。また順圧的な構造を持つ半月周期の変動も明らかとなった。Mf分潮の潮汐は日本海沿岸で振幅1$$sim$$3cmと大きく、北太平洋沿岸では1cmに満たない。このことは津軽海峡に存在する半月周期の変動が津軽海峡の両出口でのMf分潮潮汐の振幅差に由来することを強く示唆している。

論文

Variation of velocity and volume transport of the Tsugaru warm current in the winter of 1999-2000

伊藤 集通; 外川 織彦; 大西 光代*; 礒田 豊*; 中山 智治*; 島 茂樹*; 黒田 寛*; 岩橋 雅行*; 佐藤 千鶴*

Geophysical Research Letters, 30(13), p.11_1 - 11_4, 2003/10

津軽暖流の流速並びに流量の変動が、連続した海峡横断流速モニタリングデータから調べられた。1999/11-2000/03の期間流速断面の構造は定常的であり、中心部には津軽暖流が、その南北には還流が見られた。そして、これらの流速は観測期間を通じ減少する傾向であった。また、同期間の津軽暖流の流量は流速の変動にともない2.1から1.1Svに減少しており、その平均流量は1.5Svであった。津軽暖流の流量変動は日本海-太平洋の水位差と線形の相関関係があり、水位差の全流量に対する寄与はおよそ70%になると見積もられた。

論文

日高湾西部陸棚上における10日,25日,60日周期流速変動

黒田 寛*; 礒田 豊*; 大西 光代*; 岩橋 雅行*; 佐藤 千鶴*; 中山 智治*; 伊藤 集通; 伊勢田 賢一*; 西澤 慶介*; 島 茂樹*; et al.

海の研究, 12(2), p.195 - 214, 2003/03

青森-室蘭間を運航する定期旅客船に搭載されたADCPによる2000年4月$$sim$$2001年4月までの流速データを用いて、日高湾西部陸棚上における数十日周期の流速変動を調べた。主要10分潮の潮流成分をADCPデータからさし引いた後、不等間隔のデータに2種類のスペクトル解析法を適用した結果、西部陸棚上において10,25,60日の3周期帯の流速変動が卓越していると判断された。不等間隔データに適用可能な新しいバンドパス法(HAB法)を提案し、それぞれの周期変動の水平・鉛直流速構造を抽出した。日高湾西部陸棚上におけるADCP観測点間で、3周期帯の流速変動は水平的にほぼ同位相であった。鉛直的にも10, 25日周期変動の位相差はほとんどみられなかったが、60日周期変動は数日の顕著な位相差がみられた。この位相は、下層流が上層流よりも常に先行している。流れと風とのクロススペクトル解析を行った結果、10日周期帯の流速変動のみが風との高い相関を示し、北西風が北西流よりも約1.5日先行していた。これは、大島・三宅(1990)によるモデルからの見積もりとよく一致している。また、10日周期帯の流速変動は秋~冬季にかけて卓越していたことから、この周期帯の変動が北西の季節風によって引き起こされていると推測される。

口頭

SEA-GEARNによるビキニ環礁周辺における核実験の北太平洋への影響の試計算

松浦 康孝*; 中山 智治*; 印 貞治*; 賀佐 信一*; 島 茂樹*; 小林 卓也; 外川 織彦; 石川 洋一*; 淡路 敏之*

no journal, , 

海洋での放射性核種の挙動を明らかにすることを目的として、京都大学が開発した海水循環モデル及び日本原子力研究開発機構が開発した核種移行予測モデルSEA-GEARNを使用し、これらのモデルの性能確認を行っている。このシステムの性能を検証するために、北太平洋で行われた大気圏核実験の影響について、$$^{137}$$Csを対象に海洋での放射性核種の拡散計算を行い、その計算結果と観測値との比較を実施した。

口頭

六ヶ所沖現況解析・海況予報システムの構築について,3; 北西太平洋データ同化システム

石川 洋一*; 淡路 敏之*; 印 貞治*; 中山 智治*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 豊田 隆寛*; 小林 卓也; 外川 織彦; 川村 英之

no journal, , 

本研究は、六ヶ所沖現況解析・海況予報システムを開発し、下北半島沖における放射性核種の移行を数週間程度の時間スケールで予報することを目的としている。本発表では、このシステムを構成する要素の一つである北西太平洋域の循環場を現況解析・海況予報するためのデータ同化システムについて紹介する。本研究で用いたデータ同化手法は、4D-VAR(adjoint法)である。海水循環モデルの水平分解能は東西方向・南北方向に各々1/6$$^{circ}$$$$cdot$$1/8$$^{circ}$$であり、鉛直分解能は最深部で78層とした。数値モデルに同化する観測データは、海面水温データ(東北大学 NGSST)・海面高度データ(AVISO NRT-MADT)・現場観測データ(NOAA GTSPP)を用いた。数値計算は、2003年2月7日から観測データを同化して解析場を求めた。2003年4月の計算結果と観測結果を比較すると、データ同化により親潮の南下等の海況場が現実的に再現されることが確認された。下北半島沖の循環場は津軽暖流によっても大きな影響を受けることから、太平洋の循環場だけでなく、日本海の循環場を現実的に再現することが重要である。また、データ同化により観測で見られるような中規模渦が確認されたが、その発生場所は観測結果とは多少異なるという問題点も見られた。このことは、最適化がまだ十分に行われていないことが原因の一つであると考えられる。今後、同化実験を進めていけば、より精度の高い計算が可能であると期待される。

口頭

六ヶ所沖現況解析・海況予報システムの構築について,4; 2003年ハインドキャスト実験

印 貞治*; 中山 智治*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 石川 洋一*; 淡路 敏之*; 小林 卓也; 川村 英之; 外川 織彦; 豊田 隆寛*

no journal, , 

下北半島沖の太平洋における放射性核種の移行を短期(1$$sim$$2週間)程度の時間スケールで予測することを目的とした六ケ所沖現況解析・海況予報システムの開発を進めている。本システムで用いる沿岸域を対象とした六ケ所沖海域モデルの検証を行った。対象期間は2003年とし、計算値と観測値を比較したところ、本システムが目的に対して十分な計算精度を持つことを確認した。

口頭

The Oceanic forecasting system near the Shimokita Peninsula, Japan

印 貞治*; 中山 智治*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 石川 洋一*; 淡路 敏之*; 小林 卓也; 川村 英之; 外川 織彦; 豊田 隆寛*

no journal, , 

本州北端に位置する下北半島周辺海域は高温高塩分の海水が日本海から津軽海峡を通過して低温の親潮と混合し、複雑な海洋構造が観測されている。また本海域では日本海を起源とする津軽暖水の季節変動により、津軽暖水が冬から春の季節は沿岸に沿って南下(沿岸モード)し、夏から秋の季節は半島沖で時計回りの循環流を形成する(渦モード)。下北半島周辺海域の海況予報システムを開発するためには、このような水塊構造を数値モデルで詳細に再現することが必要である。そこで1-2km程度の詳細水平格子及び4次元変分法を用いたデータ同化手法を用いて2003年における対象海域の予報計算を実施した(現況再現実験)ところ、良好な再現結果を得た。

口頭

フェリー搭載ADCP計測に基づく津軽海峡の通過流量の見積もり; 2000$$sim$$2002年の結果

伊藤 集通; 川村 英之; 中山 智治*; 島 茂樹*; 磯田 豊*; 大西 光代*

no journal, , 

原子力機構では、現在開発中の日本海海水循環予測モデルの境界値とするため、旧法人時代を含め1999年11月以降、津軽海峡における通過流の計測を継続して実施している。これまでに、1999年から2000年の冬季の津軽海峡(青森-函館)における通過流の流量が1.0$$sim$$2.1Sv$$^{*}$$(平均1.5$$pm$$0.3Sv)の範囲で変動し、それが日本海と太平洋の水位差によって駆動されている可能性があることを示唆した。これに対して本研究期間においては、流量(大間-汐首)が、1.2$$sim$$2.2Sv(平均1.6$$pm$$0.2Sv)であると見積もられた。また、1999年の結果と比較して、流量の変動範囲及び平均値に大きな違いはないものの、顕著な季節変動が見られないかわりに約30日周期の変動が見られることがわかった。発表時には、この結果に加え通過流の主要な駆動要因と考えられる日本海内外の水位差あるいは風などの対応関係についても言及する予定である。[* 1Sv=1$$times$$10$$^{6}$$ m$$^{3}$$s$$^{-1}$$]

口頭

Nowcasting/forecasting system of the ocean circulation off Rokkasho village

印 貞治*; 中山 智治*; 松浦 康孝*; 島 茂樹*; 石川 洋一*; 淡路 敏之*; 小林 卓也; 川村 英之; 外川 織彦

no journal, , 

発表者らにより、本州北部に位置する六ヶ所村沿岸域を対象とした海況予報・現況解析システムが開発されてきた。地形の影響を受けて、この海域の海洋循環は非常に複雑である。過去の海洋観測により、この付近の海洋循環は二つのモードにより季節変化することが明らかになっている。一つは冬季に日本沿岸に沿って南下する沿岸モードであり、もう一つは夏季に時計周りの循環を形成する渦モードである。このような複雑な海洋循環を示す海域に対して正確な海況予報・現況解析をするうえで、高解像度の四次元変分法の使用を可能にするダウンスケーリングは非常に有効である。数値実験の結果、高解像度の四次元変分法を適用した海況予報・現況解析システムは過去に観測された沿岸・渦モードをよく再現することに成功した。

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