A Model intercomparison of atmospheric Cs concentrations from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, phase III; Simulation with an identical source term and meteorological field at 1-km resolution

佐藤 陽祐*; 関山 剛*; Fang, S.*; 梶野 瑞王*; Qurel, A.*; Qulo, D.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 門脇 正尚; 滝川 雅之*; et al.

Atmospheric Environment; X (Internet), 7, p.100086_1 - 100086_12, 2020/10

https://doi.org/10.1016/j.aeaoa.2020.100086

福島第一原子力発電所(FDNPP)事故により放出されたCsの大気中の挙動を調べるため、第3回大気拡散モデル相互比較が実施された。前回のモデル比較より高い水平格子解像度(1km)が使われた。前回のモデル比較に参加したモデル中9モデルが参加し、全モデルで同一の放出源情報と気象場が使用された。解析の結果、観測された高いCs大気中濃度のほとんどが良好に再現され、いくつかのモデルの性能向上によりマルチモデルアンサンブルの性能が向上した。高解像度化によりFDNPP近傍の気象場の再現性が向上したことで、拡散モデルの性能も向上した。風速場の良好な表現によりFDNPP北西の高い沈着量の細い分布が合理的に計算され、FDNPPの南側の沈着量の過大評価が改善された。一方で、中通り地方、群馬県北部、及び首都圏のプルームの再現性能はやや低下した。

Model intercomparison of atmospheric Cs from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident; Simulations based on identical input data

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qulo, D.*; et al.

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(20), p.11748 - 11765, 2018/10

https://doi.org/10.1029/2018JD029144

福島第一原子力発電所事故により放出されたCsの大気中の挙動を理解するため、大気拡散モデル相互比較が実施され、12モデルが参加した。モデルで考慮される過程に起因するモデル間の差異に焦点を当てた解析を行うため、全モデルで同じ気象場、水平分解能、及び放出源情報が使用された。モデルアンサンブルによる観測された大気中Cs濃度上昇イベントの捕捉率は40%であり、FMSは80を超えた。解析の結果、大気中Cs濃度上昇イベントの再現には気象場が最も重要な要素であり、気象場の再現性が高い場合のモデル間の差異は、沈着及び拡散過程に起因していることが分かった。また、沈着フラックスが小さいモデル及び拡散が強いモデルは高い性能を示したが、拡散が強いモデルは大気中Cs濃度を過大評価する傾向を示した。

Resonant photoemission spectroscopy study of impurity-induced melting in Cr- and Ru-doped NdAMnO (A=Ca,Sr)

Kang, J.-S.*; Kim, J. H.*; 関山 明*; 笠井 修一*; 菅 滋正*; Han, S. W.*; Kim, K. H.*; Choi, E. J.*; 木村 剛*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review B, 68(1), p.012410_1 - 012410_4, 2003/07

A2003-0329.pdf:0.49MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.012410

非常に希薄にCr及びRuをドープしたNdAMnO (NAMO) (A=Ca,Sr)マンガナイトの電子状態をMn及びCrの2p3d共鳴光電子分光を用いて調べた。すべてのCr及びRuをドープしたNAMOシステムにおいてMnのe成分による金属的なフェルミ端が観測され、これらのシステムの金属的な性質をよく説明する。t配置を取るCrの3d状態は、フェルミエネルギーの下約1.3eVにあり、またCrのe状態はフェルミエネルギー近傍のバンド形成には関与していない。Cr及びRuが誘起する強磁性と金属-絶縁体転移は、測定によって得られた電子構造によって理解できる。

数値モデルによる移流拡散予測の相互比較実験

岩崎 俊樹*; 中島 映至*; 渡邊 明*; 鈴木 靖*; 近藤 裕昭*; 森野 悠*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 滝川 雅之*; 関山 剛*

no journal, , 

原子力災害等の緊急時における数値モデルの活用策を検討するため、福島第一原子力発電所事故を対象とした移流拡散予測の相互比較実験を行った。実験には、国立環境研究所によるWRF-CMAQ、原子力機構によるWSPEEDI-II、気象研究所によるNHM-Chemの3モデルが参加した。放射性物質の地上付近の濃度および気柱全体の鉛直積算値を比較対象とし、検証には、下層でプルームが通過したとみられるいわき市、および降水による湿性沈着が発生した福島市と柏市における空間線量率測定値を利用した。検証期間は3月15日00時JSTからの39時間と3月20日06時JSTからの39時間を選んだ。実験では、単位時間当たり放出量は一定値、湿性沈着は起こらないと仮定、初期値を与えた後の気象場は予測データを用いる、という共通条件を与えた。実験の結果、予測にはばらつきがあり、正確な放出情報が得られたとしても絶対値の利用は避けるべきであるが、時空間分布の予測情報は誤差を考慮すれば整合的であり、被ばく軽減に活用できること、また、マルチモデルの情報は予測の不確実性を知る上で有益であることが分かった。

Model inter-comparison of atmospheric Cs-137 from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

北山 響*; 森野 悠*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.

no journal, , 

大気拡散予測モデルの点源放出プルームに対する再現性や不確実性を明らかとするとともに、アンサンブル平均の有用性や今後のモデル改良に資する知見を得ることを目的として、福島第一原発事故を対象として大気モデル相互比較を実施した。相互比較では、日本学術会議による領域大気モデル相互比較実験で提出された7機関のモデル計算結果について、浮遊粒子状物質測定用ろ紙テープ分析による広域における1時間ごとのCs大気濃度データ、および航空機モニタリングによる積算沈着量データを対象に比較した。対象事例は、2011年3月12日から21日における9つのプルームとした。モデルによる実測再現性は3月15日に関東に拡散した事例で最も高かった。内陸部の広範囲に拡散した事例に対しては、いずれのモデルも比較的再現性が良かったのに対して、沿岸部を局所的に通過する事例では全体的にモデルの再現性は悪かった。また、7モデルのアンサンブル平均は概ねいずれのプルームにおいても平均以上の実測再現性を示しており、点源放出プルームのシミュレーションにおいてもアンサンブル平均の有用性が示された。

Deposition and dispersion of radio-cesium; Sensitivity to meteorological models and aerosol properties

梶野 瑞王*; 関山 剛*; 五十嵐 康人*; 足立 光司*; 財前 祐二*; 澤田 壮弘*; 佐藤 志彦; 森口 祐一*

no journal, , 

A great number of atmospheric simulations have been conducted to understand the consequences of FDNPP accident. We came to know wet deposition is important but don't know to what extent. We know simulations vary but we don't know why. Meteorological model comparison with a single dispersion model was conducted to evaluate the magnitude of uncertainty in meteorological simulations. Among the deposition processes, rainout by liquid precipitation was the most important process. The fog deposition was the next, which was not considered in any other models but Katata et al., ACP (2015) and this study. Fog deposition is the main cause for the deposition in Gunma and Tochigi prefecture. All the simulation underestimated the airborne observation of Cs deposition, which amounted to 2.6 PBq. The underestimation is approximately 1.5 PBq (1 PBq in Hamadori and 0.4 PBq in Nakadori). It is due to underestimation of deposition process, which is the main finding of the meteorological model ensemble study: Some model overestimated while others underestimated both the precipitation and surface concentration, and therefore the precipitation and source term estimation should be reasonable and not be the cause of underestimation. By considering the A-type (Adachi et al., Sci. Rep., 2014) and S-type (Satou et al., Anthropocene, 2016) of Cs-ball particles, associated with the SRV opening of Unit 2 and Hydrogen explosion of Unit 1, respectively, the underestimation of simulated Cs deposition could be significantly improved. The maximum estimation of the additional deposition due to Cs-ball amounted approximately 1 PBq.

統一気象場と放出源を用いた福島第一原子力発電所事故起源のCsを対象としたモデル間比較プロジェクト

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qulo, D.*; et al.

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故により放出されたCsを対象とした大気拡散モデル相互比較が実施され、国内外12機関13モデルが参加した。モデル計算結果の放出源情報及び気象場に起因する不確かさを除外するため、全モデルで放出源情報及び気象場を統一した。浮遊粒子状物質モニタリングネットワークによるCsの大気中濃度と、航空機観測による地表沈着量を、モデル計算結果と観測値の比較に使用した。解析結果から、モデルアンサンブル平均は大気中濃度の上昇イベントの43%を捉えることに成功した。また、モデル間のばらつきの主要な要因は、モデルの沈着速度と拡散の強さの相違と考えられた。

統一気象場・放出源情報を用いた福島第1原子力発電所事故起源のセシウム(Cs)を対象とした大気拡散モデルのモデル間比較プロジェクト

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qulo, D.*; et al.

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故により放出されたCs-137を対象とした大気拡散モデル相互比較が実施され、国内外から12モデルが参加した。実験開始当時最新の放出源情報と、気象庁非静力学モデルとデータ同化により作成された高時空間分解能の気象場を統一入力データとして用いた。実験の結果は、航空機観測によるCs-137の沈着量と大気汚染監視ネットワークにより観測されたCs-137の大気濃度と比較した。モデルは観測された沈着量を再現し、高濃度イベントを平均で40%程度再現できていた。しかしながら、統一気象場・放出源・解像度を用いても、モデル間で大きなばらつきが見られた。また気象場の再現性が悪い場合、高濃度イベントを再現することはどのモデルもできなかったことから、気象場の再現性が高濃度イベントの再現に重要であることが改めて示された。気象場の再現性が良い場合は、モデルの水平拡散と湿性沈着の大きさがモデルの再現性を左右していた。観測との比較から、水平拡散が大きい、または湿性沈着が小さいモデルほど、大気濃度の再現性が良い傾向が見られた。

大気中有害物質の動態評価法の高度化

山澤 弘実*; 佐藤 陽祐*; 大浦 泰嗣*; 森口 祐一*; 寺田 宏明; 古野 朗子; 都築 克紀; 門脇 正尚; 関山 剛*; 足立 光司*; et al.

no journal, , 

環境研究総合推進費: 課題番号1-1802「原子力事故データの総合解析による事故時の有害物質大気中動態評価法の高度化」(20182020年)では、東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故を題材として、有害物質放出事故時の数百km範囲での大気中動態を評価するために必要な要素技術の高度化に取り組んでいる。本研究は、(1)1F事故大気中濃度データの整備と解析、(2)放出源情報推定法の改良、(3)気象場再現法及び大気拡散数値モデルの高度化、(4)大気中濃度解析結果を参照データとするモデル比較試験及び防災利用での計算結果提示法のプロトタイプ構築、の研究テーマにより構成されている。本発表では、各研究テーマによるこれまでに得られた主要な成果の概要を紹介する。

福島第一原子力発電所事故起源のCsを対象とした第3次モデル間比較プロジェクト

佐藤 陽祐*; 関山 剛*; Sheng, F.*; 梶野 瑞王*; Qulo, D.*; Qure, A.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 門脇 正尚; 滝川 雅之*; et al.

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故によって大気中に放出された放射性物質を対象として、世界の複数機関の数値モデルが参加したモデル間比較が過去2回行われた。本研究では、これまで3-10kmであった空間解像度を1kmに上げて第3回のモデル間比較を行い、発電所近傍で観測された高濃度イベントに対するモデルの再現性を評価した。本モデル間比較には国内外の9モデルが参加し、Csを対象とした計算を行った。実験に用いる気象場には1km解像度のNHM-LETKFによって計算された1時間間隔の出力を、放出源情報にはKatata et al.(2015)による推定結果を全モデルが用い、水平解像度は全モデルで1km相当とした。実験は2011年3月11日00UTCから3月24日00UTC間で行い、航空機観測によるCsの沈着量とSuspended Particle Matter (SPM)測定器によって捕集されたCsの大気濃度との比較を行いモデルの評価を行った。発表では2011年3月に観測された高濃度イベントや第2回MIPとの比較結果について示す。