TOKYO
UNIVERSITY
OF
INFORMATION
SCIENCES
東京情報大学
研究論集
Vol.5 No.1
抜刷
特 集 東京情報大学ハイテクリサーチセンター国際シンポジウム 石井 健一郎 人に近づくコンピュータ ―人間を知り、人間に迫る― 1 木ノ内康夫、小沼利光、石橋英水、田村祐一、松本直樹、佐生智一、稲林昌二 イメージ間の反応に基づく情報処理系の構成 ―イメージで考えるコンピュータの実現に向けて― 9 山崎和子 動的環境へのエージェントの適応 23 水谷正大、大森貴博、来住伸子、小川貴英 検索エンジンを利用した日本語Webページ数の統計的推定の研究 33 井関文一、小畑秀文、大松広伸、柿沼龍太郎 胸部CT画像からの肺野内３次元構造の抽出 47 田子島一郎、増田文夫、武井敦夫、原慶太郎、岡本眞一、田中ちえ、白川泰樹 全球域３次元拡散モデルを用いた大気中の微量粒子の発生地域特定のための研究 57 Shin'ichi Okamoto, Keitarou Hara, Atsuo Takei, and Fumio MasudaA Study on Numerical Methods for Air Quality Simulation 65 Shin'ichi Okamoto, Keitarou Hara, Fumio Masuda, and Atsuo Takei
A Study on the Atmospheric Dispersion over Complex Terrain 73 N.W.Harvey and V.Chantawong
Adsorption of Heavy Metals by Ballclay： their Compatition and Selectivity 79 A.Wangkiat, H.Garivait, N.W.Harvey, and S.Okamoto
Application of CMB8 Model for Source Apportionment in Bangkok Metropolitan Area 87
東京情報大学
Abstract
The estimation of the area of atmospheric trace substances emission, of which are observed at Chiang Mai (Thailand), Bangkok(Thailand) and Tokyo(Japan), is calculated by back-ward simulation using of 3-dimensional global trajectory dispersion model. As the mean wind velocity data, grid point value produced by the Global Spectral Model in Japan Weather Association is used. The 48 hour's back-ward behavior of the trace substances with arrival at 00Z(09JST) and 12Z(21JST) of every day in January and July in 2000 are simulated, and the estimation of the area of trace substances emission has been tried.
平成10年度は、大気中CO2濃度の再現を目的とした全球3次元移流拡散モデルのプログラム作成を 行った。平成11年度はこれに引き続き、濃度分布の解像度を上げるためにカーネル・デンシティ・ モデルを導入し、濃度計算プログラムの改良を行った。さらに、本年度は、昨年度までの研究成果 を踏まえ、以下の2項目についても適用が可能となるようにシステムの拡張をはかることを目的と する。 （1）バックワード計算が可能な全球3次元移流拡散モデル・プログラムの完成を目指した。 （2）上記プログラムをさらに改良することにより、特定地域における微量物質の広域輸送に関す るトラジェクトリー計算が可能なものとした。 このために、昨年度までに開発した全球域のシミュレーション・プログラムを改良し、特定地域 を基点とするバックワード・トラジェクトリー解析が可能なように流線解析部分を拡張するととも に、その可視化のためのサブプログラム等を作成した。 発生地域特定のために昨年度まで開発した全球域3次元移流拡散モデルの改良を下記の通り行っ た。 バックワード計算が可能となるように全球域3次元移流拡散モデルをバックワードで計算できる よう（1）式に変更した。また、過去へのトレース計算であるためエントロピーの増加はあり得な
2.
全球域３次元移流拡散モデルの改良
1.
はじめに
全球域3次元拡散モデルを用いた
大気中の微量粒子の発生地域特定のための研究
Development of 3-Dimensional Global Dispersion Model
for Simulating Atmospheric Trace Substances
Ichiro Tagoshima*, Fumio Masuda**, Atsuo Takei**, Keitarou Hara*,
Shin'ichi Okamoto*, Chie Tanaka***, and Yasuki Shirakawa***
*東京情報大学教授 **東京情報大学助教授 ***日本気象協会
質点の放出後tの粒子の位置をxi（t）とすると
xi（t） = xi（t+Δt） ― Upi（t+Δt）･Δt （ i =x方向,y方向,z方向 ） （1） ここでUpI（t+Δt）はxi（t+Δt）の位置での平均風速である。 大気中の微量粒子の観測地点を終点として、全球域3次元移流拡散モデルを用いて追跡時間前ま での間に終点に移流される物質の振る舞いをバックワード計算した。 （１） 観測地点及び追跡期間について 終点、追跡時間は表１の通りとした。 （２）計算のための諸条件 計算時間ステップΔtは6分とした。また、平均風速、地形として表２、表３のデータを用いた。 （３） 可視化のためのためのサブプログラム 発生地域から観測地点までの微量粒子の挙動を可視化するサブプログラムを作成した。プログラ ム作成にはGMTを用いた。
3.
計算手法
Contents Terminal pointAt the points 1,000 meters above sea level in Tokyo(Japan), Chiang Mai (Thailand), and Bangkok(Thailand)
Tracer term
48 hours before the time listed below
・ at 00Z(09JST) and 12Z(21JST) on January 1 − January 31, in 2000 ・ at 00Z(09JST) and 12Z(21JST) on January 1 − January 31, in 2000 Items
Table 1: The terminal point and tracer term
Contents
Name grid point value produced by the Global Spectral Model Producer Japan Weather Association
Vertical Resolution 1000, 850, 700, 500, 400, 300hPa Horizontal resolution 2.5° north−south 5.0° east−west Items
Table 2: Wind data
Table 3: Topography data
Contents Items ETOPO5 Name NASA（U.S.A.） Producer 5 minute Horizontal resolution
4. 1 計算結果 表１のそれぞれの終点、終点時刻での計算結果を、2000年１月及び７月で纏めて図示したものを 図１∼６に示す。 これらの図では、終点に到着する流跡線を62本（2本×31日）を重書きしたもので、当該地点で の卓越風向及び影響の大きい気団の傾向を把握できる。
4．計算結果と考察
（１） 終点：チェンマイ １月及び７月両方の計算結果を見ても、今回のバックトラジェクトリー計算による発生 地域はチェンマイより北西よりで、１月の場合ヒマラヤ山脈以南から西に伸びてデカン高 原付近、７月の場合ヒマラヤ山脈付近から西に伸びてカルカッタ付近の一帯と考えられる。 １月と７月の計算結果を比べると、１月の方がよりデカン高原よりの西方遠方が発生地域 となっている流線が認められる。が、北よりのながれにそった流跡線を考慮すると、７月 の方が微量粒子の移動距離は長いと言える。 （２） 終点：バンコク １月の場合は発生地域はカルカッタ付近からずっと西に伸びてデカン高原やアラビア海 にまで伸びている。一方、７月の計算結果を見ると、発生地域はバンコクより北よりのイ ンドシナ半島地域にほぼ限定されており、微量粒子の移動距離は短いと言える。 （３）終点：東京 １月の計算結果を見ると、微量粒子は北西よりの季節風にのって大陸から移流している 様子が良く分かる。また、７月の計算結果を見ると太平洋高気圧の縁辺やその周辺を回っ てのながれにそって微量粒子が東京に移流されていることを示している。１月の場合は、 大陸からの黄砂や酸性雨のもととなる硫化性物質、７月の場合は桜島の火山ガスなどの微 量物質の移流を良く表現しているものと考えられる。 本研究では、全球域3次元移流拡散モデルをバックトラジェクトリー計算することにより、チェ ンマイ、バンコク、東京で観測される微量物質の発生地域の推定を2000年１月と７月において行い 妥当な結果を得た。今後は、追跡時間の延長と検証時期を増やすことでさらなるモデル検証を行い、 微量粒子として硫化性物質や火山ガスを見立てた本モデルでの計算結果と、観測地点で観測された 酸性雨の酸性度などとの相関をとるなどの研究を行い、本モデルの解析ツールとしての幅を持たせ たい。 ＜引用文献＞
Conway, T.J., Pirter P. Tans, Lee S. Waterman, and Kirk W. Thoning, Duane R. Kitzis, Kenneth A. Masarie, and Ni Zhang, 1994 : Evidence for international variability of the carbon cycle from the National Oceanic and Atmospheric/Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory Global Air Sampling Network., Journal of geophysical research Vol.99. No.D11,pp.22,831-22,855.
Fung, I. Y., K. Prentice, E. Matthews, J. Lerner and G. Russel, 1983 : Three-Dimensional tracer model study of atomospheric CO2 : Response to seasonal exchanges with the terrestrial biosphere, Journal of geophysical research Vol.88. No.C2, pp.1,281-1,294
Gesch, D.B., and Larson, K.S., 1996 : Techniques for development of global 1-kilometer digital elevation models. In: Pecora Thirteen, Human Interactions with the Environment-Perspective from Space, Sioux Falls, South Dakota, August 20-22, 1996.
Japan Meteorological Agency, Numerical Prediction Division, 1997 : Outline of the operational numerical weather
prediction at the Japan Meteorological Agency.
Taguchi, S. 1996 : A Three-dimensional model of atmospheric CO2 transport based on observed winds : Model description and simulation results for TRANSCOM, Journal of geophysical research Vol.101. No.D10, pp.15,099-15,109
Taylor, J. A., 1989 : A stochastic Lagrangian atmospheric transport model to determine global CO2 sources and sinks-a preliminary discussion, Tellus, 41B, pp.272-285
Wessel, P., and W. H. F. Smith, 1995, The Generic Mapping Tools (GMT) version 3.0 Technical Reference & Cookbook, SOEST/NOAA.
Wessel, P., and W. H. F. Smith, 1995, New Version of the Generic Mapping Tools Released, EOS Trans. AGU, 76, p. 329.
Wessel, P., and W. H. F. Smith, 1995, New Version of the Generic Mapping Tools Released, http://www.agu.org /eos_elec/95154e.html, Copyright 1995 by the American Geophysical Union .
Symposium
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Computers and Humans Coming Together
- Understanding and Approaching Humans - 1 Yasuo Kinouchi, Toshimitsu Onuma, Hidemi Ishibashi, Yuuichi Tamura Naoki Matsumoto, Tomokazu Sasho, and Shoji Inabayashi
An Architecture of an Information Processing System Based on Image Reactions - From Digital Processing to Image Reactions - 9
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Adaptation of Agents against the Dynamic Environments 23 Masahiro Mizutani, Takahiro Ohmori, Nobuko Kishi, and Takahide Ogawa
On the Amount of Japanese Webpages Estimated by Means of Web Search Engines 33 Fumikazu Iseki, Hidefumi Kobatake, Hironobu Omatsu, and Ryutaro Kakinuma
Extraction of 3D Structure in Lung Area from Chest X-ray CT Images. 47 Ichiro Tagoshima, Fumio Masuda, Atsuo Takei, Keitarou Hara, Shin'ichi Okamoto,
Chie Tanaka, and Yasuki Shirakawa
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Adsorption of Heavy Metals by Ballclay: their Compatition and Selectivity 79 A.Wangkiat, H.Garivait, N.W.Harvey, and S.Okamoto
Application of CMB8 Model for Source
Apportionment in Bangkok Metropolitan Area 87
Reprinted from Vol.5 No.1
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