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Development of a method to measure solid aerosols that act as ice nucleating particles

Research Project

Project/Area Number 19K20437
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Ohata Sho  名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 助教 (70796250)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsエアロゾル / 鉱物ダスト / ブラックカーボン / 大気化学 / 大気環境
Outline of Research at the Start

雲内部において水雲粒が凍結し氷雲粒を生成する過程は、雲の寿命や光学特性、ひいては気候に大きな影響を及ぼす。水雲粒の凍結が起こるには、水雲粒の内部に氷形成の核となる非水溶性の固体エアロゾルが含まれていることが必要であり、中でも生物由来粒子や鉱物粒子が高い氷形成能力を持つと考えられている。しかし、大気中の生物由来粒子・鉱物粒子を分離して数濃度・粒径を測定する手法は存在せず、それらの動態と氷晶核数への寄与は明らかになっていない。本研究では、この測定を可能にするため、大気中のエアロゾルを水中に捕集し、非水溶性の固体エアロゾルにレーザー光を照射しその散乱光・蛍光を検出する新しい測定器を開発する。

Outline of Final Research Achievements

The freezing process of cloud droplets has a significant impact on precipitation formation and cloud reflectivity. In this process, solid aerosols inside water droplets play an important role by acting as nuclei for initiating ice formation. To measure the atmospheric number concentrations of solid aerosols, a new analytical method was examined, where aerosols were collected on a filter and water-insoluble solid particles were dispersed in water and measured optically. The validity of this method for measuring the number concentration of solid aerosols was demonstrated through laboratory experiments and comparative observations in the urban atmosphere with existing aerosol instruments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉱物ダストや生物由来粒子などの固体エアロゾルは雲の中で氷晶形成の核(氷晶核)として効率良く働くと考えられているもの、確立された測定手法がないために、その時空間的な変動や氷晶核への寄与の実態の把握が不十分である。本研究では、近年開発された水中微粒子の検出技術をフィルタに採取したエアロゾルの分析に応用し、その測定手法の評価を行った。本手法の評価は今後の固体エアロゾルと氷晶核の観測研究の1つの基礎となるものであり、これらの動態の理解に貢献すると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Estimates of mass absorption cross sections of black carbon for filter-based absorption photometers in the Arctic2021

    • Author(s)
      S. Ohata, T. Mori, Y. Kondo, S. Sharma, A. Hyvarinen, E. Andrews, P. Tunved, E. Asmi, J. Backman, H. Servomaa, D. Veber, K. Eleftheriadis, S. Vratolis, R. Krejci, P. Zieger, M. Koike, Y. Kanaya, A. Yoshida, N. Moteki, Y. Zhao, Y. Tobo, J. Matsushita, and N. Oshima
    • Journal Title

      Atmospheric Measurement Techniques

      Volume: 14 Issue: 10 Pages: 6723-6748

    • DOI

      10.5194/amt-14-6723-2021

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimates of mass absorption cross sections of black carbon for filter-based absorption photometers in the Arctic2021

    • Author(s)
      S. Ohata, T. Mori, Y. Kondo, S. Sharma, A. Hyvarinen, E. Andrews, P. Tunved, E. Asmi, J. Backman, H. Servomaa, D. Veber, K. Eleftheriadis, S. Vratolis, M. Koike, Y. Kanaya, A. Yoshida, N. Moteki, Y. Zhao, J. Matsushita, and N. Oshima
    • Organizer
      4th PACES Open Science Meeting
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimates of mass absorption cross sections of black carbon for filter-based absorption photometers in the Arctic2021

    • Author(s)
      S. Ohata, T. Mori, Y. Kondo, S. Sharma, A. Hyvarinen, E. Andrews, P. Tunved, E. Asmi, J. Backman, H. Servomaa, D. Veber, K. Eleftheriadis, S. Vratolis, R. Krejci, P. Zieger, M. Koike, Y. Kanaya, A. Yoshida, N. Moteki, Y. Zhao, Y. Tobo, J. Matsushita, and N. Oshima
    • Organizer
      第12回極域科学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] SPES法に基づく名古屋都市大気の非水溶性エアロゾルの観測2021

    • Author(s)
      大畑祥、茂木信宏、川中子ひかる、當房豊、足立光司、持田陸宏
    • Organizer
      第26回大気化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] SPES法に基づく非水溶性エアロゾルのオフライン分析法の評価2021

    • Author(s)
      川中子ひかる、大畑祥、茂木信宏、當房豊、持田陸宏
    • Organizer
      第26回大気化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 雪氷中のブラックカーボンの測定方法2020

    • Author(s)
      大畑祥
    • Organizer
      研究集会:氷河融解を加速する光吸収性不純物に関する研究
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 大気化学会のロードマップについて2019

    • Author(s)
      松井仁志、大畑祥
    • Organizer
      2019年度 エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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