- 鵜野 伊津志 編著、弓本 桂也、板橋 秀一 著, 2021: 大気環境モデリング。森北出版, 306 pp. ISBN 978-4-627-29101-0.
2021年 1月にでた A5判 横書きのペーパーバック。わたしは 2024年2月に買い、目次の書きぬきをしたが、まだ実質的に読めていない。しかし授業で部分を参照する可能性があるので、暫定版の読書メモをだしておく。
折りかえしのあとにくわしい目次をつける。「/」のあとに執筆分担者をいれた。
===== 目次 =====
まえがき
== 第1部 基礎編 ==
1. 大気環境モデリングとは — 現在までと将来 /鵜野
– 1.1 はじめに
– – 1.1.1 大気汚染現象のスケール
– – 1.1.2 発生源をとらえる
– – 1.1.3 発生源からの影響をとらえる (降水中 pH の全国分布)
– 1.2 モデルの数学的表現と分類
– 1.3 化学輸送モデルの歴史的展開と気象モデルとの連携
– – 1.3.1 モデルの歴史的発展
– – 1.3.2 気象モデルとの連携
– 1.4 越境大気汚染と黄砂
– – 1.4.1 ロンドンスモッグと越境大気汚染
– – 1.4.2 黄砂の年々変動
– 1.5 衛星観測との連携の重要性
– 1.6 今後の展開
– – 1.6.1 モデルの誤差因子とモデルの役割
– – 1.6.2 マルチメディアな環境問題への展開
– – 1.6.3 化学輸送モデルの今後の方向性
– [コラム 1] 計算機環境と気象・化学輸送モデルの歴史的変遷
2. 大気と物質輸送の基礎方程式 /鵜野
– 2.1 大気の組成・混合比
– – 2.1.1 大気の組成・混合比・数密度
– – 2.1.2 地球大気の鉛直構造
– 2.2 乾燥大気の状態方程式
– 2.3 静力学平衡
– 2.4 水蒸気量の表現法
– 2.5 断熱減率・温位・大気の安定と不安定
– 2.6 大気境界層の日変化と拡散
– 2.7 連続の式と移流拡散方程式 — 化学成分の輸送式の基礎
– 2.8 流体運動の基礎方程式
– [コラム 2] オフラインとオンライン化学輸送モデル
3. 大気化学反応の基礎とモデル化 /板橋
– 3.1 化学反応の基礎
– – 3.1.1 濃度の定義
– – 3.1.2 反応速度定数と濃度変化率の表現
– 3.2 光化学 NOx サイクルにおけるオゾン生成過程
– 3.3 炭化水素が共存する系におけるオゾン生成過程
– 3.4 光乖離速度定数
– 3.5 大気反応モデルでの炭化水素のモデル化
– – 3.5.1 SAPRC
– – 3.5.2 CBM
– – 3.5.3 SAPRC と CBM の比較
– – 3.5.4 化学成分の寿命の見積もり
4. 大気エアロゾルの物理・化学過程
– 4.1 エアロゾルとは /鵜野
– 4.2 粒径と粒径分布 /鵜野
– 4.3 重力沈降速度と滞留時間 /鵜野
– 4.4 硫酸塩・硝酸塩 /板橋
– – 4.4.1 硫酸塩
– – 4.4.2 硝酸塩
– 4.5 炭素系エアロゾル /板橋
– – 4.5.1 元素状炭素
– – 4.5.2 有機炭素
– 4.6 内部混合・外部混合と変質・エイジング /鵜野
5. 大気放射過程 /弓本
– 5.1 大気放射の基礎
– – 5.1.1 プランクの法則
– – 5.1.2 太陽と地球の放射
– 5.2 気体分子やエアロゾルの大気放射過程
– – 5.2.1 気体分子やエアロゾルによる放射の吸収
– – 5.2.2 気体分子やエアロゾルによる放射の散乱
– – 5.2.3 消散係数と光学的厚さ
– – 5.2.4 視程
– – 5.2.5 単散乱アルベドとオングストローム指数
– – 5.2.6 消散効率と消散効率因子
– [コラム 3] ライダーによるエアロゾル観測
== 第2部 数値計算技術編 ==
6. 化学輸送モデルの構成と数値計算法 /鵜野
– 6.1 モデルの構成と分類
– 6.2 演算子分離法
– 6.3 差分法
– – 6.3.1 時間差分の基本的スキーム
– – 6.3.2 多段階の陽・陰解法
– – 6.3.3 空間差分の基本的なスキーム
– – 6.3.4 四次差分と QUICK スキーム
– – 6.3.5 拡散項の差分
– – 6.3.6 風上差分法の数値拡散
– – 6.3.7 Lax 法、Lax-Wendroff 法
– – 6.3.8 時間・空間差分のまとめ
– 6.4 数値差分の安定性
– – 6.4.1 時間発展の安定性
– – 6.4.2 陽解法の安定性
– – 6.4.3 陰解法の安定性
– – 6.4.4 一般的安定性と物理・計算モード
– 6.5 差分法のまとめ
– 6.6 化学輸送モデルでよく使われる差分法
– – 6.6.1 化学輸送モデルの差分法に求められる条件
– – 6.6.2 Smolarkiewicz による正定符号移流法
– – 6.6.3 有限体積法
– – – (1) Piecewise Constant (Donor-Cell) 法
– – – (2) Piecewise Linear 法
– – – (3) Piecewise Parabolic Method (PPM)
– 6.7 水平格子システムと定義点
– 6.8 水平座標系
– – 6.8.1 地図投影法
– 6.9 鉛直座標系
– – 6.9.1 鉛直座標の取り扱い
– – 6.9.2 直交直線座標系から気圧座標系への変換
– 6.10 化学反応計算の数値解法
– – 6.10.1 基本的な考え方
– – 6.10.2 準定常状態近似法 (QSSA)
– – 6.10.3 化学反応計算の一般的な表現法
– – 6.10.4 高度な計算方法 — 陰解法
– – – (1) EBI (Euler backward implicit) 法
– – – (2) Gear 法
– [コラム 4] 三項方程式の数値解法
– [コラム 5] 化学反応系の数値積分の困難さ
7. 化学輸送モデルのサブモデル
– 7.1 排出インベントリ /板橋
– – 7.1.1 人為起源
– – – (1) アジア域の排出量推計例
– – – (2) 推計方法
– – – – (a) 排出総量の積み上げ手法
– – – – (b) 排出量の時間変化
– – – – (c) 排出量の空間変化
– – – – (d) 排出量推定値の不確実性
– – 7.1.2 バイオマス燃焼起源
– – 7.1.3 植物起源
– – 7.1.4 火山起源
– – 7.1.5 海塩の発生モデル化
– – 7.1.6 海洋表層からの DMS (硫化ジメチル) の発生モデル化
– – 7.1.7 雷による窒素酸化物の発生モデル化
– 7.2 乾性沈着 /鵜野
– – (1) 空気力学的抵抗
– – (2) 準層流抵抗
– – (3) 表面抵抗
– – (4) 乾性沈着速度の日変化
– – (5) 粒子の乾性沈着速度
– 7.3 湿性沈着 /鵜野
– – 7.3.1 基本的な考え方
– – 7.3.2 粒子の捕集効率と洗浄係数
– – 7.3.3 湿性沈着過程のモデリング
– – – (1) washout のモデル化
– – – (2) rainout のモデル化
– 7.4 境界条件 /板橋
== 第3部 応用編 ==
8. 化学輸送モデルの応用 — アジアスケールの解析
– 8.1 光化学オゾン /板橋
– – 8.1.1 光化学オゾンの越境輸送のイベント解析
– – – (1) 条件設定
– – – (2) 解析結果
– – 8.1.2 光化学オゾンの季節変化
– 8.2 二次生成無機エアロゾル /板橋
– – 8.2.1 硫酸塩と硝酸塩の越境輸送のイベント解析
– – 8.2.2 硫酸塩の季節変化
– 8.3 総観規模の気圧変化と越境輸送 /鵜野
– 8.4 沈着量解析 /板橋
– 8.5 ソース・レセプター解析法とその応用 /板橋
– – 8.5.1 エミッション感度法
– – [コラム 6] 越境大気汚染の年々変動
– – 8.5.2 タグ付きトレーサー法
– – 8.5.3 分離直接法
– – [コラム 7] 化学輸送モデルのプロセス解析
– 8.6 モデルの評価法 /板橋
– [コラム 8] トラジェクトリー解析とオイラー型モデルとの連携
9. 黄砂のモデリングと応用
– 9.1 黄砂とは /弓本
– 9.2 黄砂の発生モデリング /弓本
– – 9.2.1 発生メカニズム
– – 9.2.2 粒径分布の扱い
– 9.3 春季の黄砂イベントの解析 /弓本
– – 9.3.1 2017年 5月 の黄砂の観測事例解析
– – 9.3.2 黄砂のシミュレーション
– 9.4 黄砂表面での不均一反応のモデル化 /鵜野
– 9.5 黄砂の発生・輸送モデルの利点と問題点 — 今後の展望 /鵜野
– [コラム 9] 黄砂の三次元構造と輸送
10. 化学輸送モデルとデータ同化 — 観測データと数値モデルの連携 /弓本
– 10.1 誤差
– – 10.1.1 モデルに含まれる誤差
– – 10.1.2 観測に含まれる誤差
– 10.2 同化理論の概略
– – 10.2.1 基礎となる統計理論
– – 10.2.2 最適内挿法とカルマンフィルタ
– – 10.2.3 変分法
– 10.3 データ同化の応用
– – 10.3.1 初期値問題 (二次元変分法による森林火災起源煙霧の予測)
– – 10.3.2 排出量逆推計 (線形最小分散推定と衛星計測による NO2 排出量逆推計)
– – – (1) リモートセンシングによる大気環境計測とモデルの比較
– – – (2) 中国の NO2 排出量の逆推計
– [コラム 10] 再解析
付録 1. 大気環境基準
付録 2. おもな略称
あとがき /鵜野
参考文献
索引
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