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論文

Numerical experiment for strontium-90 and cesium-137 in the Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*; 外川 織彦

Journal of Oceanography, 66(5), p.649 - 662, 2010/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:90.64(Oceanography)

日本海におけるストロンチウム90とセシウム137の濃度分布と全存在量を計算するために数値実験を行った。モデル結果は、日本原子力研究開発機構が1997年から2002年の間に行った日本海海洋調査で得られた観測結果とよく一致した。表層におけるストロンチウム90濃度とセシウム137濃度は、それぞれ1.0-1.5Bq/m$$^{3}$$と2.0-2.5Bq/m$$^{3}$$の範囲であり、これらは北西太平洋における表層濃度と同程度である。しかしながら、中深層における濃度は外洋に比べて高く、このことは日本海において冬季の鉛直混合が活発であることを示唆している。数値実験により見積もられた日本海の海水中に含まれるストロンチウム90とセシウム137の全存在量は1.34PBq(1PBq=10$$^{15}$$Bq)と2.02PBqとなり、これらは日本海海洋調査で得られた観測データから計算された値と同程度であった。また、ストロンチウム90とセシウム137の全存在量の経年変化を計算し、1960年代半ばにそれぞれ4.86PBqと7.33PBqの最大値を示すことがわかった。

論文

Simulation of concentrations of anthropogenic radionuclides in the Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*; 外川 織彦

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10

日本原子力研究開発機構は、1997年から2002年の間に日本海海洋調査を実施して、日本海における人工放射性核種濃度の分布を明らかにした。本研究の目的は、海洋大循環モデルを使用して数値実験を行い、日本海海洋調査で得られたさまざまな知見を確証することである。数値実験は、大気中核実験が主な起源である大気降下量を海面の境界条件とし、東シナ海の平均表層濃度を対馬海峡からの流入境界条件とした。モデル結果は、$$^{90}$$Srと$$^{137}$$Csの濃度に関して、観測結果とよく一致した。表層における$$^{90}$$Srと$$^{137}$$Csの濃度は、それぞれ1.0$$sim$$1.5Bq/m$$^{3}$$と2.0$$sim$$2.5Bq/m$$^{3}$$であり、表層から深層にかけてこれらの濃度は指数関数的に減少する。また、日本海全域における$$^{90}$$Srと$$^{137}$$Csの全存在量は、それぞれ1.34PBq(1PBq=10$$^{15}$$Bq)と2.02PBqとなり、日本海海洋調査で得られた観測データによる見積もりとよく一致した。さらに、1945年から2000年における全存在量を計算して、1964年に$$^{90}$$Srは4.86PBq、$$^{137}$$Csは7.33PBqの最大値を示すことがわかった。

論文

Modeling of the branches of the Tsushima Warm Current in the eastern Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 広瀬 直毅*; 滝川 哲太郎*; Yoon, J.-H.*

Journal of Oceanography, 65(4), p.439 - 454, 2009/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:82.38(Oceanography)

本研究では、日本海における汚染物質の移行解明に重要となる沿岸表層流をより正確に推定するために、海洋大循環モデルを使用して対馬暖流の分枝を現実的に再現することを検討・評価した。日本海と外海を結ぶ対馬海峡と津軽海峡の境界条件として、音響ドップラー流向流速分布計(ADCP)観測で得られた流量を使用した。また、人工衛星海面高度計データと沿岸潮位計データを数値モデルに同化した。数値実験の結果、沿岸潮位計データは沿岸域の海況場を修正するのに有効であることが確認された。

論文

Sequential forecasting of the surface and subsurface conditions in the Japan Sea

広瀬 直毅*; 川村 英之; Lee, H. J.*; Yoon, J.-H.*

Journal of Oceanography, 63(3), p.467 - 481, 2007/06

 被引用回数:25 パーセンタイル:40.04(Oceanography)

本研究は、渦解像度海水循環モデルに人工衛星データを同化することにより、日本海の現実的な変動を再現・予測するものである。このシステムでは、近似カルマンフィルターと緩和法によるデータ同化手法が重要な役割を果たしている。また、多数の人工衛星海面高度計データは時空間的に不規則に得られるため、逐次的に誤差共分散を修正した方が誤差共分散の漸近解を用いる場合より精度が高いことがわかった。最も精度が良い実験では、人工衛星海面水温データに対して平均二乗誤差が1.2$$^{circ}$$Cの差となり、海面高度計データの約半分の海面変動を計算できることが確認された。予報実験においては、持続性が予報変数・水深・海域により大きく異なることが示された。

論文

Oil spill simulation in the Japan Sea

川村 英之; 小林 卓也; 広瀬 直毅*; 伊藤 集通; 外川 織彦

WIT Transactions on Ecology and the Environment, Vol.88, p.273 - 278, 2006/00

日本原子力研究開発機構では、原子力関連施設の事故等によって海洋に放出される環境負荷物質の挙動を再現・予測するための海洋環境評価システムの開発を行っている。このシステムは、海水循環モデル・海洋中物質移行モデル・被ばく線量評価モデルの三つの数値モデルにより構成されている。研究の目的は、1997年1月に日本海で起こった船舶事故により流出した重油の挙動を再現することによって、本システムの有効性を確認することである。特に現実的な海況場を再現するため、データ同化手法の一つである近似カルマンフィルターを適用した。ロシア船「ナホトカ号」の事故は1997年1月2日に島根県隠岐諸島の北100kmの海域で起こった。流出した重油はその後、兵庫県・京都府・福井県・石川県沖に広がったが、一部は21日頃までに能登半島を越えて新潟県の沿岸に漂着した。この海域には、対馬暖流が卓越しており、対馬暖流の変動・中規模渦・海上風等によって、兵庫県から石川県西部における海域に重油が広く分布したものと考えられる。一方で、日本沿岸を強く流れる対馬暖流の本流により、流出重油の一部は能登半島を越えて新潟県沿岸にまで運ばれたものと思われる。数値実験の結果、データ同化を適用して計算した海流場を用いると流出重油の分布をより現実的に再現することが可能であることが確認された。

報告書

定常臨界実験装置(STACY)の製作

村上 清信; 小野寺 清二; 広瀬 秀幸; 曽野 浩樹; 高月 幸男*; 安田 直充*; 桜庭 耕一; 小川 和彦; 會澤 栄寿; 有嶋 秀昭*; et al.

JAERI-Tech 98-033, 70 Pages, 1998/08

JAERI-Tech-98-033.pdf:2.25MB

核燃料サイクル技術の臨界安全性に関する研究を行うために燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)が建設され、2つの臨界実験装置(定常臨界実験装置(STACY)及び過渡臨界実験装置(TRACY))が設置された。STACYは、ウラン硝酸水溶液、プルトニウム硝酸水溶液及びウランとプルトニウムの混合硝酸水溶液を燃料とする臨界実験装置で、溶液燃料体系のベンチマークデータの提供及び再処理施設の溶液取り扱い系における臨界安全裕度の確認を目的とし、燃料の濃度及び種類、炉心タンクの形状及び寸法、反射体の種類及び大きさ等をパラメーターとする臨界データを取得することのできる装置である。STACYは平成7年2月に初臨界を達成、平成7年5月に科学技術庁の使用前検査に合格し、その後$$^{235}$$U濃縮度10w/oのウラン硝酸水溶液燃料を用いた実験が行われている。

報告書

平成7年における定常臨界実験装置STACYの運転記録; 600$$Phi$$円筒炉心・10%濃縮ウラン硝酸水溶液

曽野 浩樹; 小野寺 清二; 広瀬 秀幸; 高月 幸男*; 児玉 達也*; 大野 秋男; 桜庭 耕一; 井沢 直樹; 外池 幸太郎; 馬野 琢也*; et al.

JAERI-Tech 97-005, 107 Pages, 1997/03

JAERI-Tech-97-005.pdf:3.26MB

日本原子力研究所燃料サイクル安全工学研究施設NUCEFの定常臨界実験装置STACYは、600$$Phi$$円筒炉心において10%濃縮ウラン溶液燃料を用い、平成7年2月23日に初臨界を達成した。その後燃料のウラン濃度を初期濃度310gU/lから225.5gU/lまで段階的に変化させ、水反射体有り及び裸の2体系において臨界実験を行った。本書は、初回臨界以降平成7年に実施した運転番号R0001からR0056の計56回のSTACYの運転について燃料希釈、燃料サンプリング及びSTACYの運転管理に関するデータをまとめたものである。

口頭

日本海における海洋環境評価システムの構築

川村 英之; 小林 卓也; 広瀬 直毅*; 伊藤 集通; 外川 織彦

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海を対象海域として沿岸の原子力関連施設や船舶事故等により海洋中に放出された環境負荷物質の移行を計算する海洋環境評価システムの開発を行っている。このシステムは、海水循環モデル・物質移行モデル・被ばく線量評価モデルの三つのモデルから構成されている。海洋中の環境負荷物質の移行を精度よく再現・予報するには、近辺海域の海況場を現実的に計算する必要があるが、そのための一つの手段としてデータ同化が考えられる。本研究は、データ同化手法の一つである近似カルマンフィルターを海水循環モデルに適用して、1997年1月に起こったロシア船「ナホトカ号」の事故による流出重油の再現実験を行い、システムの有効性や問題点を検証することを目的としている。事故は1997年1月2日に島根県隠岐諸島の北東沖で起こり、タンカーから流出した重油は数週間中に兵庫県・京都府・福井県・石川県沖に広がったが、一部は能登半島を越えて新潟県の沿岸にまで漂着した。これらの海域には日本沿岸を流れる対馬暖流が卓越しており、流出重油の移行を再現するには対馬暖流を現実的に再現することが最も重要と考えられる。数値実験の結果、データ同化を適用して計算した海流場を用いることにより、流出重油の分布をより現実的に再現することが可能であることが確認された。

口頭

Sequential state estimation using remote-sensing measurements in the Japan/East Sea

広瀬 直毅*; 川村 英之; 山本 勝*

no journal, , 

本研究は、日本海におけるデータ同化研究の取り組みを報告するものである。気象庁の日平均海面境界条件と月平均海峡境界条件を用いて、渦解像度を持った自由表面の海水循環モデルを駆動した。モデルの第一層目の水温は、リモートセンシング観測で得られた海面水温に緩和した。海面水温の同化によって、観測データとの残差の分散は空間平均で4.55から2.09degC$$^{2}$$に向上し、元の観測データよりもスケールが小さい現象を表現できることが確認された。近似カルマンフィルターを用いて海面高度データを同化すると、海面高度だけでなく、亜表層の密度構造と流速分布も修正される。誤差共分散の逐次修正は誤差共分散が定常と仮定した場合よりも計算負荷が大きいが、日本海北部の高周波順圧応答の再現性を高くすることができるなどの利点がある。さらに、現場観測で明らかになった東韓暖流の離岸過程や準二年振動のような日本海の表層循環を現実的に再現することが可能である。また、データ同化による日本海の推定は、数日スケールから季節スケールまでの冬季における大気の計算結果を向上することがわかった。特に、同化された海面水温の前線構造が、日本海南部のメソスケールの現象を大きく改善することが非静水圧大気モデルの計算結果から確認された。その他にも、冬場の全降水量が約一か月前の海面水温と対馬暖流の秋季の流量に影響されることが明らかになった。

口頭

日本海予報モデルに対する非定常カルマンフィルターの導入

広瀬 直毅*; 川村 英之

no journal, , 

日本海を対象とした海水循環モデルに複数の人工衛星によって得られる海面高度計データを同化する場合、定常近似された誤差共分散行列よりも、連続的に時間変化する誤差共分散行列を使用した方が正確なデータ同化結果が得られるということが報告されている。本研究は、その追加実験と改善を行ったものである。数値実験の結果、全くデータ同化を行わない場合と比較して、データ同化実験では海面変動がやや弱くなった。このことは、強すぎる中規模擾乱が海面高度計データの同化により現実的な分布に修正されたと解釈できる。また、非定常の誤差共分散行列を使用した実験の方が定常近似した実験より観測値に近くなり、特に北海道西方海域で両者の差が大きくなった。その他にも、順圧成分に対するデータ同化結果はデータ同化間隔(1日)のうちにほとんど失われるが、傾圧成分に対しては一度のデータ同化で向上した精度が暫く保持されることがわかった。本研究で得られた結果は、原子力機構が開発している日本海海水循環モデルのさらなる精度向上を目指すうえで非常に有効であると考えられる。

口頭

A Forecasting system of RIAM for the Japan/East Sea

広瀬 直毅*; Sergey, V.*; 渡邊 達郎*; 川村 英之; 山本 勝*

no journal, , 

日本海には、外洋が持つ現象が数多く見られる。私達は、この日本海の海況を調べるためにデータ同化と海況予報システムを開発してきた。システムの中心は、九州大学応用力学研究所で開発されたRIAMOMであり、メソスケールの変動を計算することが可能である。現在、このシステムには二つのバージョンがあり、その一つである短期予報システムは、潮汐や天気予報により計算された変数を駆動力としており、潮汐を含めて5日程度までの正確な予報ができる。また短期予報システムは、流出重油のような物質の移行計算にも適用される。もう一つの長期予報システムは、人工衛星の海面水温・高度データをそれぞれ緩和法・近似カルマンフィルターにより逐次的に同化するものである。対馬海峡における流量は、定期的に日本と韓国を運航するフェリーに搭載した機器により観測されたデータを使用している。長期予報システムは、正確な日本海の現況計算に加えて、数か月程度の予報も可能であることが確認された。さらに海況予報システムを使用して、2005年に社会問題となったエチゼンクラゲの挙動を予報することに成功した。今後、海況予報システムは東アジア縁辺海に拡張していく予定である。

口頭

対馬暖流沿岸分枝の同化モデリング

川村 英之; 伊藤 集通; 広瀬 直毅*; Yoon, J.-H.*; 滝川 哲太郎*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海における物質循環モデルを構築している。海洋中の物質の移流・拡散を正確に計算するには、海流や水温等の海況場を正確に再現する必要がある。日本海の海況場は対馬海峡を通過する対馬暖流や津軽海峡を通過する津軽暖流に強く制約されている。本研究は、共同研究を行っている九州大学で観測している対馬暖流の通過流量データと日本原子力研究開発機構で観測を行っている津軽暖流の通過流量データを海洋大循環モデルに入力して、モデルの再現性を高めることを一つの目的としている。また、人工衛星の海面高度計データと日本沿岸の潮位計データをカルマンフィルターを使用してデータ同化した。計算結果を2000年9月から10月にかけて行われた現場観測の結果と比較すると、沿岸域付近の対馬暖流沿岸分枝と呼ばれる海流の通過流量等がよく再現されていることが確認された。

口頭

Data assimilation research of the east Asian marine system; Preliminary results

広瀬 直毅*; Moon, J.-H.*; 川村 英之; 大慶 則之*

no journal, , 

東アジアの海域を包括的に研究するため、現在日本海の海況予報システムを北西太平洋に適用できるように拡張を行っている。数値実験により潮位計データは沿岸の海流を再現するのに有効なことが確認されたため、今年の夏には舳倉島に新しい潮位計を設置する予定である。モデル結果から、東シナ海の沿岸域では風や河川水の流出に関連した強い海面変動が見つかった。

口頭

日本海における人工放射性核種の分布に関する数値実験

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海における人工放射性核種の分布を把握することを目的として、1997年から2002年の期間中に日本海の海洋調査を行った。本研究の目的は、海洋調査で得られた人工放射性核種の分布を数値モデルにより再現し、その移行過程を解明することである。数値モデルの海面境界条件として、Sr-90とCs-137のグローバルフォールアウトによる年間積算量を与えた。数値実験の結果、表層から中層のSr-90とCs-137の濃度は観測値と比較的一致したが、1000m以深の深層では濃度が低いという問題があった。今後は、数値モデルのパラメーターや境界条件等を改良して再実験を行う予定である。

口頭

日本海海況予測システム(JADE)の構築,4; 潮位データの同化

高山 勝巳*; 広瀬 直毅*; 川村 英之; 清水 大輔*; 渡邊 達郎*

no journal, , 

原子力機構では日本海における汚染物質等の移行挙動を再現・予測するために、日本海を対象とした海洋大循環モデルを開発している。これまでの研究により、日本沿岸の潮位計データを数値モデルに同化することで沿岸域の海況の再現性を高めることが確認された。本研究では、人工衛星海面高度計データ・現場水温塩分データ・潮位計データを数値モデルに同化する効果を定量的に解析した。その結果、これらのデータを同化することが、海況の再現性を高めるのに有効であることがわかった。

口頭

日本海における物質循環モデルの開発について

川村 英之; 小林 卓也; 伊藤 集通; 乙坂 重嘉; 外川 織彦; 鬼塚 剛*; 広瀬 直毅*

no journal, , 

原子力機構が1997年から2002年の間に行った日本海海洋調査で明らかになった知見を数値モデルで解明するために、現在日本海における物質循環モデルの開発を行っている。日本海物質循環モデルは、海洋大循環モデル・海洋中放射性核種移行モデル・低次生態系モデルから構成されている。現在、Sr-90とCs-137を海洋大循環モデルの中にトレーサーとして組み込み、核実験起源の大気降下量を海面境界条件とした予備実験を行っている。その結果、Sr-90とCs-137の表層濃度は1960年代に最大で、それぞれ約6Bq/m$$^{3}$$, 7Bq/m$$^{3}$$となり、その後徐々に濃度は小さくなって1990年代には約2Bq/m$$^{3}$$, 3Bq/m$$^{3}$$と計算され、これらの経年変化は観測結果と一致した。また、2001年に補正した日本海全域に含まれるSr-90とCs-137の全存在量は、それぞれ約1.34PBq, 2.02PBqとなり、観測データから見積もられた値に近いものとなった。

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