大気環境モデリング分野では次のような研究課題に取り組んでいます。
Research Interest
大気汚染の数値シミュレーション
東アジアを中心に気象とそれに影響される大気汚染物質（窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン、黒色炭素や有機炭素など）の輸送や化学的な変質機構について化学輸送モデルを用いた数値シミュレーションによる研究を行っています。これらは環境問題として注目されている光化学オキシダントやPM2.5の動態を解明する上でも重要な研究テーマです。数値シミュレーションの特性を活かして、大陸起源汚染物質の日本への寄与率の評価や海洋沈着等の収支解析、温暖化が大気汚染に与える影響などの研究を行っています。
Numerical simulation for air pollutions
We are studying the transport and chemical transformation mechanisms of air pollutants (e.g., nitrogen oxides, sulfur oxides, ozone, black carbon and organic carbon), mainly in East Asia, by numerical simulations using chemical transport models (CTMs). These are also important research themes in elucidating the dynamics of photochemical oxidants and PM2.5, which are attracting attention as environmental problems. Utilizing the characteristics of numerical simulation, we are conducting research on the evaluation of the contribution of pollutants of continental origin to Japan, deposition amount of air pollutants over the ocean, and the impact of global warming on air pollution.
黄砂の大気環境インパクトに関する研究
中国内陸域のタクラマカン砂漠やゴビ砂漠で発生する鉱物性ダスト（黄砂）は，春季の東アジアのエアロゾルの大部分を占め，大気環境や，人間生活（健康影響），気候変動に大きなインパクトを与えています。数値モデルによるシミュレーションなどでこれらのインパクト評価や，黄砂のライフサイクル（発生・輸送・物理・化学過程・沈着）に関する研究を進めています。2009年には，数値シミュレーションと衛星観測を組み合わせることで，タクラマカン砂漠を起源とした黄砂が世界を一周して輸送されることを明らかにしました。
Research on the Atmospheric Environmental Impact of Dust and Sand Storm
Mineral dust or Dust and Sand Storm(DSS) generated in the Taklamakan Desert and Gobi Desert in inland China accounts for the majority of aerosols in East Asia during the spring season and has a significant impact on the atmospheric environment, human health, and climate change. We are conducting research on the life cycle of DSS (generation, transport, physical and chemical processes, and deposition) and evaluating its impact using numerical model simulations and satellite-based observation data. In 2009, by combining numerical simulations and satellite observations, we revealed that yellow sand originating from the Taklamakan Desert is transported around the world.
越境大気汚染の観測
数値シミュレーションに頼るだけではなく，大気汚染ガス（オゾンや窒素酸化物）・エアロゾルの長期観測も行っています。多波長ライダー装置、偏光式光学粒子測定装置、エアロゾル連続自動分析装置などを用いて、福岡上空の大気汚染ガス・エアロゾル成分の観測を行い、越境汚染を中心としたエアロゾルの季節変動・経年変化などの解析を進めています。
Long-term observation for trans-boundary air pollution
In addition to numerical simulations, we also conduct long-term observations of air pollutions. Using a multi-wavelength lidar instrument, a polarized optical particle measuring instrument, and an aerosol continuous automatic analyzer, we are observing air pollutions and their components over Fukuoka and analyzing seasonal and inter-annual variations of aerosols, mainly transboundary pollution.
衛星観測データを使った研究
観測技術の発達によって，衛星を使って宇宙から大気汚染ガスやエアロゾルの観測ができるようになってきました。衛星観測データを解析することで，大気汚染ガスやエアロゾルの分布の変遷や輸送パターン，その影響を明らかにする研究を行っています
Research with data from space
With the development of observation technology, it has become possible to observe air pollutions from space using satellites. By analyzing satellite observation data, we are studying the evolution of distribution and transport patterns of air pollutions and their effects on the atmosphere.
データ同化を用いた研究
データ同化とは，数値シミュレーションと観測データを融合させ，お互いを補完する手法です。数値天気予報などで用いられてきたこの手法を化学輸送モデルに適用させる研究を行っています。具体的には，衛星・地上観測データを数値シミュレーションに取り込む（同化する）ことで，
- エアロゾル予測・シミュレーションの精度向上
- 大気汚染物質の排出量分布・強度の推定
- 観測と整合性のとれたデータセット（再解析プロダクト）の開発
などに取り組んでいます。
Data assimilation with Chemical Transport Model
Data assimilation is a method of fusing numerical simulations and observational data to complement each other. We are studying the application of this technique, which has been used in numerical weather forecasting, to chemical transport modeling. Specifically, by incorporating (assimilating) satellite and ground observation data into numerical simulations, we are working on the following projects.
- Improvement of the accuracy of prediction and simulation for air pollutants
- Inverse estimation of emission distribution and intensity of air pollutants
- Development of reanalysis products (see JRAero web site)
進行中の代表課題 (On-going (PI))
「先端遠隔計測観測と数値モデルを統合したエアロゾル多元要素同時同化に関する研究」
（代表 弓本桂也）
"Study on simultaneous assimilation of multiple aerosol elements by integrating remote sensing and numerical modeling"
(PI) YUMIMOTO Keiya
「オンライン気象-化学輸送-陸域生物圏モデルを用いた対流圏オゾンと温暖化の影響評価」
（代表 原由香里）
"Assessment of tropospheric ozone and warming impacts using an online meteorological-chemical transport-terrestrial biosphere integrated model"
(PI) HARA Yukari
「イメージャーおよび衛星搭載ライダーデータを用いた複合エアロゾル同化予測システムの開発」
（代表 弓本桂也）
"Development of aerosol assimilation and forecasting system with data from multiple space-borne observation platforms"
(PI) YUMIMOTO Keiya
「機械学習によって観測データと統合された新しい大気汚染予測システkai開発と実働実験」
（代表 弓本桂也）
"Development and test experiment of a new air pollution prediction system integrated with observational data by machine learning"
(PI) YUMIMOTO Keiya
進行中の参加課題 (On-going (CI))
「南米SAVER-Net観測網を用いたエアロゾル・大気微量気体の動態把握（18KK0289）」 （代表 水野 亮）（分担 弓本 桂也）
「大気エアロゾルで拡散する非結核性抗酸菌の実相調査とその感染予防対策（20H04326）」 （代表 能田 淳）（研究協力者 弓本 桂也）
終了した課題
「東アジア域のPM2.5汚染レジームの経年変化の総合解析（18H03359）」 （代表 鵜野 伊津志）
「全球エアロゾル輸送モデルを用いた同化・予測システムの開発」 （代表 弓本 桂也）
「機会学習を用いた大気汚染予測システムの予測精度向上」 （代表 弓本 桂也）
「機械学習を用いた大気汚染予測システムへのガイダンス手法の開発と予測精度向上（5RF-2002）」 （代表 弓本 桂也）
「大気汚染対策効果評価のためのシミュレーション支援システムの研究開発（5-1903）」 （代表 菅田 誠治）（サブテーマ３、サブテーマリーダー 弓本 桂也）
「防災・減災に失する新時代の大アンサンブル気象・大気環境予測」 （代表 佐藤 正樹）（テーマ３、連携参加者 弓本 桂也）
「省エネルギー次世代半導体デバイス開発のための量子論マルチシミュレーション」 （代表 押山 淳）（事業参加者 弓本 桂也）
「次世代型全球大気汚染予測システムの開発」 （代表 五藤 大輔）（研究協力者 弓本 桂也）
「仮説のオントロジーに基づく可視化（20K19809）」 （代表 櫻井 大督）（研究協力者 弓本 桂也）
「全球エアロゾル予測システムにおけるデータ同化手法の構築」 （代表 弓本 桂也）
「ひまわり８号データを用いたPM2.5同化・予測システムの開発」 （代表 弓本 桂也）
「次世代静止気象衛星と数値モデルを融合したエアロゾル統合研究の新展開（16H02946）」 （代表 弓本 桂也）
「多波長ライダーと化学輸送モデルを統合したエアロゾル５次元同化に関する先導的研究（25220101）」 （代表 鵜野 伊津志）
「対流圏物質輸送モデルへのデータ同化手法の導入と新展開（21241003）」 （代表 鵜野 伊津志）
平成１０年４月の専攻改組の時点で、研究室は大気変動学講座として、鵜野伊津志教授・辰野正和助教授のもとで再スタートし、地球・地域規模の大気環境問題の解明とその保全を目的として、流体力学と気象学を融合した新しい環境流体力学に基づいた研究を展開しています。温度成層風洞や水槽を用いた流体内での様々なスケールの物理現象の基礎流体力学的研究を行い、この成果をもとに、環境大気の運動・大気質の輸送・変質・除去過程の総合的数値シミュレーション法を開発中です。
専攻改組時のメンバーであった烏谷隆助手は、平成１１年４月に応用力学研究所大気流体工学分野の助教授に昇任、天本肇助手は、平成１２年３月で４１年間つとめた九州大学を定年退職されました。科学技術振興事業団技術員の石原浩二さんは、平成１２年度まで計算機環境の強力なサポートをして頂きました。辰野正和助教授は平成１７年３月に定年退職されました。平成２２年３月に石井幸治技官が定年退職されました。
平成１８年２月に竹村俊彦助手が准教授に昇任され、平成２６年12月に東アジア海洋大気研究センターの教授に昇任されました。
平成２５年度に科学研究費基盤研究Sが採択され、平成２６年４月から「大気環境統合研究センター」が設置され、PAN Xiaole助教が着任しました。
平成２８年６月に王哲助教が，平成２９年１月に弓本桂也准教授が着任されました。
現在は、鵜野伊津志教授・弓本桂也准教授・原由香里助教・王哲助教、樫原典子秘書のもとで研究が行われています。