【研究領域課題番号】19H04259 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ターボール / 森林火災 / エアロゾル / 電子顕微鏡分析 / 気候影響 / 電子顕微鏡 / 気候変動 / 大気観測 / 航空機観測 / 地球気候 / 飛行機観測

【研究成果の概要】

気候変動に影響を与えるエアロゾルの一つに、森林火災から大量に発生する固体有機物粒子（ターボール）があげられる。このターボールは、主要エアロゾル種に匹敵する排出量が推定されながら、生成・除去プロセスや光学特性など、気候モデルに組み込むための必要なデータがなく、世界的にターボールの気候影響はほとんど分かっていない。そのターボールの理解のため、2019年度の夏季に北米において航空機観測（FIREX-AQ）に参加し、バイオマス燃焼由来の試料を採取して透過型電子顕微鏡を用いて分析した。そして、新たに開発した画像解析手法によるターボールの検出と、透過型電子顕微鏡を使った組成分析を組み合わせて、10以上の森林火災から生じた粒子の生成メカニズムについて解析を行った。
ターボール粒子に加え、新たな森林火災由来のエアロゾル粒子種として灰粒子を新たに提唱した。電子顕微鏡分析、化学分析などを組み合わせて、その存在量や特性を明らかにした。また、年間の排出量の推定も行い、重要なエアロゾル源になることを明らかにした。これらの内容をまとめ、Journal of Geophysical Research誌に出版を行った（Adachi et al. 2022）。
また、成層圏から由来するナノサイズの隕石成分について解析を行った。これらの粒子も森林火災由来粒子と同様に気候に影響をもたらす可能性がある。気象条件や化学分析からこれら粒子の挙動を粒子の画像とともに明らかにし、現在論文投稿中である。
最後に、北極における森林火災由来エアロゾル粒子の特徴を調べ、春秋に多い傾向を示した。また、これらの粒子が雲の生成に与える影響を解析し、論文投稿に向けて準備中である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】22241002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エアロゾル / 数濃度 / 間接効果 / 東アジア / 航空機観測 / 環境分析 / 気候変動 / 大気現象 / アジア

【研究成果の概要】

エアロゾルは雲凝結核として作用し、地球の放射収支に大きな影響を与える(間接効果)。間接効果は気候変動予測における主要な不確実要素であり、その理解向上のためにはエアロゾル数濃度分布の支配要因を定量的に明らかにする必要がある。本研究では、航空機に搭載してエアロゾル数濃度を高速測定できるシステムを開発した。東アジアにおいて航空機観測を行い、エアロゾル数濃度の鉛直分布を明らかにした。さらに、3次元モデルを用いた解析から、春季では数濃度を決める上で新粒子生成が重要であることを示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】19101001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エアロゾル / ブラックカーボン / 航空機観測 / アジア / 気候影響 / ブラックカーボン(BC)

【研究成果の概要】

本研究ではブラックカーボン測定器を開発・改良し、その測定器を搭載した航空機観測を東アジア域・北極域で行った。ブラックカーボンの濃度・粒径分布・混合状態などの微物理特性を測定し、ブラックカーボンの気候影響を評価する上で鍵となる時空間分布・広域輸送・変質過程・除去過程を明らかにした。また、ブラックカーボンの微物理特性を詳細に表現した全球・領域モデルを開発した。観測結果を用いてモデルの検証を行い、ブラックカーボンの放射効果および気候への影響を定量的に評価した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】110,630千円 (直接経費: 85,100千円、間接経費: 25,530千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】14208061 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大都市圏 / オゾン / 一酸化炭素 / NOx / NOy / 硝酸 / エアロゾル / 3次元化学輸送モデル / Noy / Nox NOy / 硝酸イオン / 分光光度放射計 / 3次元モデル / NOx NOy / PTR-MS / 航空機観測

【研究成果の概要】

オゾンの光化学を支配する前駆気体(NO_x,HNO3,PANなどの濃窒素酸化物、炭化水素類、CO)、OH,HO_2ラジカル類、化学反応に関与する太陽放射スペクトルを高精度で測定する装置を開発した。それらを用いた総合観測を2003年から2005年にかけて、異なった季節で行った。特に04年の7-8月には東京の駒場の東大キャンパス及び埼玉県の騎西市の環境科学国際センターの2点で集中的に実施した。また同時に質量分析計などによるエアロゾルの粒径別の化学組成の測定も行われた。朝の時間帯に東京から輸送された空気塊が午後埼玉県に達することから、これら2点での観測は、空気塊中に起きる反応を調べる上で理想的である。高気圧に覆われ、海陸風循環の発達した8月中旬に、高濃度オゾン域が13:00頃、東京北部に発生し、海風により埼玉県へと輸送されながらさらにオゾン濃度が高くなることが観測された。窒素酸化物が酸化されながらオゾンを生成するなど、鍵となる化学過程が初めて観測された。また高濃度オゾンの生成に伴い、有機エアロゾルも効率的に生成されることも初めて観測されるなど、エアロゾルの生成とオゾン化学との相互作用に関する画期的な知見が得られた。
輸送過程と光化学過程を組み込んだ3次元モデルの開発を行った。海陸風循環による大気の流れを地上観測データと比較し、流れ場の計算が高精度で行われることを確かめた。このモデルは極めて高精度で、関東域の高濃度オゾンを再現できた。また、計算されたオゾンの前駆気体も観測値を良く再現できた。このモデルを用いて、オゾン生成は正午付近の2-3時間の間に生成していることなど、詳細な化学過程を調べることができた。オゾン生成には、朝のラッシュ時に放出される窒素酸化物が重要な役割を果たすことが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】52,520千円 (直接経費: 40,400千円、間接経費: 12,120千円)