北海道大学 研究シーズ集

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持続可能な社会へ向けて北極域・雪氷圏の大気汚染(エアロゾル・PM2.5)・森林火災・雪氷・気候変動を繋ぎ、その関係性を解き明かす!

森林火災・大気汚染・雪氷・気候変動を繋ぐ北極域・雪氷圏を中心に活躍する大気環境科学の研究者

森林火災とその大気汚染(エアロゾル・PM2.5)、これらの発生要因分析と予測や、影響評価(気候、健康、経済など)に関する多角的な研究を観測からデータ解析・モデリングまで様々な研究手法で行っています。

研究の内容

森林火災のニュースを近年頻繁に聞くようになりました。大規模な森林火災は発生域だけでなく、その風下域まで大気汚染(PM2.5)を輸送し、住んでいる人々に影響を与える可能性があります。そのため、森林火災や発生する大気エアロゾル(大気汚染)の発生要因の特定、その後の多様な影響評価(気候・健康・社会・経済的影響など)が求められています。また、得た知見を元に、これらの予測を可能にすることが発生域から風下域に住んでいる人々への対策の観点から極めて重要です。上記の目的のため、寒冷地仕様の持ち運び可能なPM2.5測定装置の開発とPM2.5等の大気質の多地点観測、大規模全球データ(衛星、モデル、再解析データ等)の解析、機械学習予測など様々な手法を駆使して研究を進めています(NASAとの共同研究や、異分野融合研究もしています)。

  • Yasunari et al. (2018, Sci. Rep.)の図1b。NASAのMERRA-2再解析データを使って算出した2014年7月25日の日平均PM2.5濃度。白丸は、札幌市の場所。

  • Yasunari et al. (2022, J. Environ. Manage.)のプロトタイプからアップデートされた商用版の寒冷地仕様PM2.5測定装置。株式会社タナカ(http://kktanaka.co.jp/products)から誰でも購入可能(鉄箱+PM2.5センサー部分は別途入手が必要)。

  • Yasunari et al. (2021, Environ. Res. Lett.)で発見された西欧熱波とシベリア・亜寒帯北米(アラスカ・カナダ)の森林火災を同時に発生させうる気候(大気循環)パターン:高気圧性循環が北極の周りを取り囲むように配置するようなパターンであったことからcircum-Arctic wave(CAW)パターンと名付けられた。図は論文のFig. 9の日本語版(作製は、現・「理系漫画制作室株式会社」:https://www.sciencemanga.jp/)。

  • Yasunari et al. (2024, Atmos. Sci. Lett.)で、2022年夏に、PM2.5測定装置(商用版)を使って、北極域のグリーンランド北西部カナックで初めて現地の大気環境、および野外廃棄物焼却時のPM2.5濃度を測定(図は、論文のGraphical Abstract)。

社会実装への可能性

  • 1.森林火災や大気汚染によるリスク分析・評価によるコンサルティング・企業サービス等の事業
  • 2.寒冷地仕様PM2.5測定装置によるPM2.5観測データを利用した地域の健康影響評価や大気汚染予報関連事業
  • 3.全球データ(衛星・モデル・再解析データ)を使用した森林火災及び大気汚染の要因・影響分析サービス

産業界や自治体等へのアピールポイント

パナソニック社製PM2.5センサーを採用した寒冷地仕様PM2.5測定装置を開発し(写真)、南極・北極等の極寒になる地域でも通年でPM2.5を測定可能にしました(商用版有;センサー周りは別途入手必要)。また、全球データ(衛星・モデルデータ等)を使った地域・領域・全球の大気汚染・大気環境・気象関連の多様な解析をしています。

関連情報

研究者情報:researchmap, Google Scholar(論文及び被引用回数など), 所属先Webサイト(北極域研究センター), 科研費
 
一般向け研究解説記事等:中高生向け記事(こんな研究をして世界を変えよう), 一般向け記事(北大広報誌「リテラプポリ」:PDF版Web版
 
研究内容の解説関連動画:
YouTube:【新感覚!教育バラエティ】とつげき!ちきゅうの研究室「らぶラボきゅ〜」;
 (第1回目)大気エアロゾルの一般的な話
 (第2回目)シベリア森林火災と大気汚染に関する研究内容および寒冷地仕様PM2.5測定装置の話
NHK BSスペシャル「デジタル・アイ(消える大森林)」(日本語版:2024年4月11日放送;英語版:2024年3月30日配信)
 
寒冷地仕様PM2.5測定装置の商用版情報: Yasunari et al. (2022, J. Environ. Manage.)で開発されたプロトタイプの装置をアップデートしたもの.株式会社タナカに依頼して作製可能(自動温度制御断熱ボックスの部分;鉄箱およびPM2.5センサーは別途入手が必要).現在この装置は,国外では米国アラスカ州(UAF/IARC;プロトタイプを使用中),国内では札幌市(北海道;北海道大学北キャンパス総合研究棟2号館),江別市(北海道;酪農学園大学),函館市(北海道;国際水産・海洋総合研究センター)弘前市(青森県;弘前大学理工学部),長岡市(新潟県;雪氷防災研究センター)に設置・稼働しております(公式設置サイトのみ).
 
森林火災及び寒冷地仕様PM2.5測定装置の関連論文(兼:図の参考文献):
  1. Yasunari, T. J., D. Narita, T. Takemura, S. Wakabayashi, and A. Takeshima (2024), Comprehensive impact of changing Siberian wildfire severities on air quality, climate, and economy: MIROC5 global climate model’s sensitivity assessments, Earth's Futur., 12, e2023EF004129. https://doi.org/10.1029/2023EF004129(北海道大学・東京大学・九州大学より共同プレスリリース
  2. Yasunari, T. J., T. Kajikawa, Y. Matsumi, and K.-M. Kim (2024), Increased atmospheric PM2.5 event due to open waste burning in Qaanaaq, Greenland, summer of 2022, Atmos. Sci. Lett., e1231. https://doi.org/10.1002/asl.1231(北海道大学・筑波大学・名古屋大学より共同プレスリリース
  3. Yasunari, T. J., S. Wakabayashi, Y. Matsumi, and S. Matoba (2022), Developing an insulation box with automatic temperature control for PM2.5 measurements in cold regions, J. Environ. Manage., 311, 114784. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114784(北海道大学・名古屋大学より共同プレスリリース
  4. Yasunari, T. J., H. Nakamura, K.-M. Kim, N. Choi, M.-I. Lee, Y. Tachibana, and A. M. da Silva (2021), Relationship between circum-Arctic atmospheric wave patterns and large-scale wildfires in boreal summer, Environ. Res. Lett., 16, 064009. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abf7ef(北海道大学・東京大学・三重大学より共同プレスリリース
  5. Yasunari, T. J., K.-M. Kim, A. M. da Silva, M. Hayasaki, M. Akiyama, and N. Murao (2018), Extreme air pollution events in Hokkaido, Japan, traced back to early snowmelt and large-scale wildfires over East Eurasia: Case studies, Sci. Rep., 8, 6413. https://doi.org/10.1038/s41598-018-24335-w(北海道大学よりプレスリリース).
2024/10/6更新, 2024/9/30公開