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論文

Ozone-induced stomatal sluggishness changes carbon and water balance of temperate deciduous forests

星加 康智*; 堅田 元喜; 出牛 真*; 渡辺 誠*; 小池 孝良*; Paoletti, E.*

Scientific Reports (Internet), 5, p.9871_1 - 9871_8, 2015/05

 被引用回数:71 パーセンタイル:94.25(Multidisciplinary Sciences)

対流圏オゾンは、森林の光合成活動を阻害するとともに、気孔開閉機能にも影響を与える。高オゾン濃度環境では気孔開閉の応答の遅れ(気孔鈍化)が誘発され、樹木の炭素獲得や蒸散に伴う水消費が変化するが、この影響は現在森林のオゾン影響評価に使われているモデルには全く考慮されていない。本研究では、精緻な多層陸面モデルと全球大気化学モデルを組み合わせたシミュレーションによって、気孔鈍化が及ぼす北半球スケールの森林の炭素獲得と蒸散への影響を評価する。気孔鈍化をシミュレートするために、個葉スケールでの最小気孔コンダクタンスに基づく新しいパラメタリゼーションを提案する。気孔鈍化プロセスを考慮することによって、森林による炭素吸収量が減少するとともに蒸散が促進され、結果的に水利用効率が大幅に低下することを明らかにした。これらの知見は過去の実験や野外観測から得られた結果と一致しており、特に東アジアなどの高オゾン濃度地域では、森林生態系の炭素・水バランスを予測する上で気孔鈍化による影響を考慮する必要がある。

論文

Development of the RAQM2 aerosol chemical transport model and predictions of the Northeast Asian aerosol mass, size, chemistry, and mixing type

梶野 瑞王*; 猪俣 弥生*; 佐藤 啓市*; 植田 洋匡*; Han, Z.*; An, J.*; 堅田 元喜; 出牛 真*; 眞木 貴史*; 大島 長*; et al.

Atmospheric Chemistry and Physics, 12(24), p.11833 - 11856, 2012/12

 被引用回数:43 パーセンタイル:78.96(Environmental Sciences)

北東アジア領域の大気汚染を再現するために、新しいエアロゾル化学輸送モデルRAQM2を開発した。単純化したエアロゾル動力学モデルとガス・粒子転換の完全動的解法をモデルに導入した。大気エアロゾルの性状を厳密に考慮するために、エアロゾルの粒径を4つのカテゴリに分類して計算する分類法を適用し、2006年の1年間について北東アジアの大気拡散シミュレーションを実施した。計算値と観測値の比較によると、主要な人為及び自然起源の大気中無機物質の広域輸送プロセスをファクター2から5の精度で再現した。計算された質量ベースの粒径分布と化学組成は、観測結果と一致した。辺戸岬での比較によると、冬季には累積モードのエアロゾルに凝縮したH$$_{2}$$SO$$_{4}$$ガスが主要であったが、夏季にはエイトケン・累積モードのエアロゾルと混合した非海塩由来のSO$$_{4}$$が主要であった。エアロゾルの混合形態は光学的性質と雲の凝縮活性化を変化させるため、このプロセスの厳密な予測と検証がエアロゾル・雲・放射相互作用研究において必要不可欠である。

口頭

気象研パッシブトレーサーモデル(MRI-PM)の開発

梶野 瑞王*; 出牛 真*; 眞木 貴史*; 青柳 曉典*; 五十嵐 康人*; 三上 正男*; 猪股 弥生*; 堅田 元喜

no journal, , 

気象研究所環境・応用気象研究部では、オフライン型の化学輸送モデル(MRI Integrated Passive-tracers Model)を開発している。このモデルは、扱う物質によってPM/c, PM/p, PM/rの3つに分かれている。PM/cは対流圏エアロゾル化学輸送モデルであり、58種の気体と39種のエアロゾルを扱う。PM/pは、残留性有機化合物の輸送モデルであり、16種のPAH(多環芳香族炭化水素)と1種のN-PAH(ニトロPAH)を考慮している。従来のPOPsモデルでは、POPs種ごとに輸送特性を与えてモデル化するが、PM/cで予測されたエアロゾルとの相互作用を考慮することにより、PM/pではPOPsの輸送特性をより現実的に考慮することができる。PM/rは、人工放射性核種の輸送モデルであり、原発事故で放出されるガス態のXe, I$$_{2}$$, CH$$_{3}$$Iと粒子態のI, Csを考慮している。本発表では、モデルの概要とそのパフォーマンスを示す。

口頭

Toward modeling of stomatal conductance under elevated ozone in forest trees

星加 康智*; 渡辺 誠*; 堅田 元喜; De Marco, A.*; 出牛 真*; Carriero, G.*; 小池 孝良*; Paoletti, E.*

no journal, , 

対流圏オゾンは、気孔を通じて樹木に吸収され植物葉の被害を引き起こす。この影響を評価するためには気孔コンダクタンスのモデル化が必要である。本研究では、オゾン上昇下での気孔コンダクタンスモデリングに関する我々の最近の研究を報告する。まず、我々は世界中の森林樹木種へのJarvis型のモデルのパラメータをレビューし、夜明け前水ポテンシャルに対する気孔コンダクタンスの応答と最適温度が生長条件によって変化することを示した。次に、オゾン影響を含めた気孔コンダクタンスの最適モデルを、ブナを対象にしたオゾンFACE実験の結果を用いて試験し、モデルが夏季のオゾンによる気孔閉鎖を説明できることを示した。しかしながら、夏から秋にかけての気孔コンダクタンスへのオゾン影響は説明できず、オゾンに対する気孔閉鎖の鈍化プロセスの影響が示唆された。そこで、最終的にこの鈍化プロセスによる植物の炭素獲得と蒸散への影響を、北半球の温帯落葉樹林での詳細な多層地表面モデルと全球大気化学モデルを組み合わせたシミュレーションによって調べた。その結果、オゾンの鈍化は炭素獲得と蒸散に著しい影響をおよぼすことが示された。

口頭

Global ozone impacts on forest carbon and water use

星加 康智*; 堅田 元喜; 渡辺 誠*; 出牛 真*; 小池 孝良*; Paoletti, E.*

no journal, , 

対流圏オゾンは、気孔を通じて森林樹木に侵入し、気孔応答の鈍化を引き起こし、森林の水・炭素収支を変化させる。本発表では、気孔応答の鈍化に関する我々の実験的・数値的研究の現状を報告する。開放系オゾン暴露実験では、オゾンによって光強度の変化に対する気孔の応答が遅れること、飽差(VPD)や気孔の閉鎖を誘発するアブシシン酸(ABA)に対する気孔応答の感度が低下すること、そして、夜間の気孔コンダクタンスが増加することを発見した。さらに、これらの効果を最小気孔コンダクタンスという一つのパラメータとして光合成-気孔モデルに考慮できることを明らかにした。この実験結果を詳細な多層地表面モデルに反映し、全球大気化学モデルを組み合わせた数値シミュレーションを行い、北半球の温帯落葉樹林の炭素獲得と蒸散に気孔応答の鈍化が及ぼす影響を調べた。その結果、オゾンによる気孔応答の鈍化によって、森林の水利用効率が著しく低下することを明らかにした。この水利用効率の大幅な低下は、既往の実験研究の結果とも整合性があり、気孔応答の鈍化が森林の水・炭素収支に影響を及ぼしていることが示唆された。

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