植生－エアロゾル－気候間の相互作用解明に向けた欧州北方林エアロゾルの吸湿性解析

• Project/Area Number: 19KK0265
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 持田 陸宏 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (10333642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大畑 祥 名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 助教 (70796250) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (50549508)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 有機エアロゾル / 吸湿性 / 表面張力 / サンプリング / 森林 / 気候 / 北方林

Outline of Research at the Start

陸域植生から大気に放出される揮発性有機化合物の一部は、光化学反応により生物起源有機エアロゾル（BSOA）となり、雲凝結核としての働きなどにより放射収支に関与し、気候ひいては陸域植生に影響を及ぼすというフィードバック機構を形作ると指摘されている。しかし、エアロゾルの放射影響に関わる有機エアロゾルの吸湿性の推定値には大きな幅があり、BSOAの吸湿性や、その雲粒生成への寄与には大きな不確かさがある。そこで本研究では、北方森林圏を対象としてBSOAの吸湿性とその全エアロゾルの吸湿性に対する寄与を定量する。そして、北方林におけるBSOAの放射への寄与を評価し、上記のフィードバック機構について考察する。

Outline of Annual Research Achievements

ヘルシンキ大学の協力によりフィンランドのヒューティアラ森林フィールドステーションにおいて採取され、化学組成および吸湿性の解析を行う大気エアロゾル試料（石英繊維フィルタに捕集された粒径が0.95マイクロメートル以下の粒子の試料と、0.95マイクロメートル以上の粒径を持つ粒子を石英インパクタにより粒径選別した試料）を名古屋大学に輸送した。同フィールドステーションにおける大気エアロゾル採取は、当該年度を通して実施されており、季節変動を含めたエアロゾル分析のための試料が得られた。なお、研究申請の時点では現地訪問による集中的なエアロゾル採取を計画していたが、新型コロナウイルス感染症の感染拡大により現地訪問が困難となったことから、ヘルシンキ大学側の協力により長期間の連続採取を行う方針に転換している。採取したエアロゾルの分析とデータ解析のための時間が十分に確保されていなかったことから、ヘルシンキ大学側の共同研究者に対して研究期間の延長を申し出た上、引き続き当該プロジェクトを次年度においても継続することとした。

このヒューティアラ森林フィールドステーションの大気試料を対象とする取り組みに加えて、同様に森林において得られた試料である、北海道苫小牧研究林で過去に採取された大気エアロゾル試料に対する解析を前年度に引き続いて行った。当該年度には、大気エアロゾル抽出物に対する3次元蛍光スペクトル測定で得られたデータを解析した結果のまとめを進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症の状況により、現地訪問による集中的なエアロゾル採取に代わってて長期間の採取を行う方針に転換したため。

Strategy for Future Research Activity

ヒューティアラ森林フィールドステーションにおいて採取され、名古屋大学に輸送された大気エアロゾル試料を活かし研究を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [Int'l Joint Research] コーネル大学/アメリカ海洋大気庁（NOAA）(米国)
• [Int'l Joint Research] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [Journal Article] エアロゾル-放射・雲相互作用 (2023)
  • Author(s): 松井仁志、大畑祥、當房豊、松木篤、板橋秀一、大島長、鈴木健太郎、佐藤陽祐
  • Journal Title: 大気化学研究 Volume: 48
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Abundance, chemical structure, and light absorption properties of humic-like substances (HULIS) and other organic fractions of forest aerosols in Hokkaido (2022)
  • Author(s): Afsana Sonia、Zhou Ruichen、Miyazaki Yuzo、Tachibana Eri、Deshmukh Dhananjay Kumar、Kawamura Kimitaka、Mochida Michihiro
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 14379-14379
  • DOI: 10.1038/s41598-022-18201-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The underappreciated role of anthropogenic sources in atmospheric soluble iron flux to the Southern Ocean (2022)
  • Author(s): Liu Mingxu、Matsui Hitoshi、Hamilton Douglas S.、Lamb Kara D.、Rathod Sagar D.、Schwarz Joshua P.、Mahowald Natalie M.
  • Journal Title: npj Climate and Atmospheric Science Volume: 5 Issue: 1 Pages: 28-28
  • DOI: 10.1038/s41612-022-00250-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Contrasting source contributions of Arctic black carbon to atmospheric concentrations, deposition flux, and atmospheric and snow radiative effects (2022)
  • Author(s): Matsui Hitoshi、Mori Tatsuhiro、Ohata Sho、Moteki Nobuhiro、Oshima Naga、Goto-Azuma Kumiko、Koike Makoto、Kondo Yutaka
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 22 Issue: 13 Pages: 8989-9009
  • DOI: 10.5194/acp-22-8989-2022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Atmospheric Radiative and Oceanic Biological Productivity Responses to Increasing Anthropogenic Combustion‐Iron Emission in the 1850-2010 Period (2022)
  • Author(s): Rathod S. D.、Hamilton D. S.、Li L.、Mahowald N. M.、Matsui H.、Pierce J. R.、Bond T. C.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 49 Issue: 16
  • DOI: 10.1029/2022gl099323
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Substantial Uncertainties in Arctic Aerosol Simulations by Microphysical Processes Within the Global Climate‐Aerosol Model CAM‐ATRAS (2022)
  • Author(s): Matsui Hitoshi、Liu Mingxu
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 127 Issue: 17
  • DOI: 10.1029/2022jd036943
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Satellite-based evaluation of AeroCom model bias in biomass burning regions (2022)
  • Author(s): Zhong Qirui、Schutgens Nick、van der Werf Guido、van Noije Twan、Tsigaridis Kostas、Bauer Susanne E.、Mielonen Tero、Kirkevag Alf、Seland Oyvind、Kokkola Harri、Checa-Garcia Ramiro、Neubauer David、Kipling Zak、Matsui Hitoshi、et al.
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 22 Issue: 17 Pages: 11009-11032
  • DOI: 10.5194/acp-22-11009-2022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Secondary Organic Aerosol Formation Regulates Cloud Condensation Nuclei in the Global Remote Troposphere (2022)
  • Author(s): Liu Mingxu、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 49 Issue: 18
  • DOI: 10.1029/2022gl100543
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Using modelled relationships and satellite observations to attribute modelled aerosol biases over biomass burning regions (2022)
  • Author(s): Zhong, Q., Schutgens, N., van der Werf, G., van Noije, T., Bauer, S. E., Tsigaridis, K., Mielonen, T., Checa-Garcia, R., Neubauer, D., Kipling, Z., Kirkevag, A., Olivie;, D. J. L., Kokkola, H., Matsui, H., Ginoux, P., Takemura, T., Le Sager, P., Remy, S., Bian, H., Chin, M.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1 Pages: 5914-5914
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33680-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Marked rebound of agricultural fire emissions in Asia after the outbreak of COVID-19 (2022)
  • Author(s): Liu Mingxu、Yao Huan、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: Environmental Research Letters Volume: 17 Issue: 11 Pages: 114059-114059
  • DOI: 10.1088/1748-9326/ac9e69
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 陸域生態系と大気化学 (2022)
  • Author(s): 持田陸宏、伊藤昭彦、松田和秀、谷晃
  • Journal Title: 大気化学研究 Volume: 47
  • Open Access
• [Journal Article] Formation and Growth of Atmospheric Aerosol Particles and Their Contribution as Cloud Condensation Nuclei over a Forest in the Kii Peninsula (2021)
  • Author(s): 持田 陸宏
  • Journal Title: Earozoru Kenkyu Volume: 36 Issue: 1 Pages: 25-31
  • DOI: 10.11203/jar.36.25
  • NAID: 130008002856
  • ISSN: 0912-2834, 1881-543X
  • Year and Date: 2021-03-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiative forcings induced by the substantial changes in anthropogenic emissions over China during 2008-2016 (2021)
  • Author(s): Liu, M. and H. Matsui
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 21 Issue: 8 Pages: 5965-5982
  • DOI: 10.5194/acp-21-5965-2021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Importance of Supersaturation in Arctic Black Carbon Simulations (2021)
  • Author(s): Matsui Hitoshi、Liu Mingxu
  • Journal Title: Journal of Climate Volume: 34 Issue: 19 Pages: 7843-7856
  • DOI: 10.1175/jcli-d-20-0994.1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High Potential of Asian Dust to Act as Ice Nucleating Particles in Mixed‐Phase Clouds Simulated With a Global Aerosol‐Climate Model (2021)
  • Author(s): Kawai Kei、Matsui Hitoshi、Tobo Yutaka
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 126 Issue: 12 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1029/2020jd034263
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Understanding Top‐of‐Atmosphere Flux Bias in the AeroCom Phase III Models: A Clear‐Sky Perspective (2021)
  • Author(s): Su Wenying、Liang Lusheng、Myhre Gunnar、Thorsen Tyler J.、Loeb Norman G.、Schuster Gregory L.、Ginoux Paul、Paulot Fabien、Neubauer David、Checa‐Garcia Ramiro、Matsui Hitoshi、Tsigaridis Kostas、Skeie Ragnhild B.、Takemura Toshihiko、Bauer Susanne E.、Schulz Michael
  • Journal Title: Journal of Advances in Modeling Earth Systems Volume: 13 Issue: 9
  • DOI: 10.1029/2021ms002584
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High Sensitivity of Asian Dust Emission, Transport, and Climate Impacts to Threshold Friction Velocity (2021)
  • Author(s): Kawai Kei、Matsui Hitoshi、Kimura Reiji、Shinoda Masato
  • Journal Title: SOLA Volume: 17 Issue: 0 Pages: 239-245
  • DOI: 10.2151/sola.2021-042
  • NAID: 130008131075
  • ISSN: 1349-6476
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Global-scale constraints on light-absorbing anthropogenic iron oxide aerosols (2021)
  • Author(s): Lamb K. D.、Matsui H.、Katich J. M.、Perring A. E.、Spackman J. R.、Weinzierl B.、Dollner M.、Schwarz J. P.
  • Journal Title: npj Climate and Atmospheric Science Volume: 4 Issue: 1 Pages: 15-15
  • DOI: 10.1038/s41612-021-00171-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Improved Simulations of Global Black Carbon Distributions by Modifying Wet Scavenging Processes in Convective and Mixed‐Phase Clouds (2021)
  • Author(s): Liu Mingxu、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 126 Issue: 3
  • DOI: 10.1029/2020jd033890
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resolving aerosol mixing state increases accuracy of black carbon respiratory deposition estimates (2020)
  • Author(s): Ching Joseph、Kajino Mizuo、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: One Earth Volume: 3 Issue: 6 Pages: 763-776
  • DOI: 10.1016/j.oneear.2020.11.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Black Carbon Absorption Efficiency Under Preindustrial and Present‐Day Conditions Simulated by a Size‐ and Mixing‐State‐Resolved Global Aerosol Model (2020)
  • Author(s): Matsui Hitoshi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Issue: 18
  • DOI: 10.1029/2019jd032316
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High Sensitivity of Arctic Black Carbon Radiative Effects to Subgrid Vertical Velocity in Aerosol Activation (2020)
  • Author(s): Matsui Hitoshi、Moteki Nobuhiro
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 47 Issue: 16
  • DOI: 10.1029/2020gl088978
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] エアロゾルとその放射・雲影響の全球シミュレーション (2023)
  • Author(s): 松井 仁志
  • Organizer: エアロゾル・雲・降水に関する研究集会
• [Presentation] Light absorption of forest organic aerosol fractions with different polarity (2022)
  • Author(s): Afsana, S., Zhou, R., Miyazaki, Y., Tachibana, E., Deshmukh, D. K., Kawamura, K., Mochida, M.
  • Organizer: EGU General Assembly 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アジアダストの発生・輸送・気候影響に対する臨界摩擦速度の重要性 (2022)
  • Author(s): 河合 慶, 松井 仁志, 木村 玲二, 篠田 雅人
  • Organizer: 日本気象学会2022年度春季大会
• [Presentation] 粒子の微物理特性を表現した全球エアロゾルモデルの開発と気候影響評価 (2022)
  • Author(s): 松井 仁志
  • Organizer: 日本気象学会2022年度春季大会
• [Presentation] Sulfur isotope ratio of sulfate aerosols in an Antarctic Dome Fuji ice core during the last glacial period: a potential contribution from the Atacama Desert (2022)
  • Author(s): Uemura, R., Masaka, K., Iizuka, Y., Hirabayashi, M., Matsui, H., Matsumoto, R., Uemura, M., Fujita, K., Motoyama, H.
  • Organizer: PAGES 6th OSM 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 最終氷期における南極ドームふじ氷床コアの硫酸塩エアロゾルの硫黄同位体を用いた起源推定:アタカマ砂漠からの寄与の可能性 (2022)
  • Author(s): 植村 立, 眞坂 昂佑, 飯塚 芳徳, 平林 幹啓, 松井 仁志, 松本 理誠, 植村 美希, 藤田 耕史, 本山 秀明
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] High sensitivity of Asian dust emission, transport, deposition, and climate impacts to threshold friction velocity (2022)
  • Author(s): 河合 慶, 松井 仁志, 木村 玲二, 篠田 雅人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 大気化学の将来構想：エアロゾルの動態と放射・雲過程との相互作用 (2022)
  • Author(s): 松井 仁志, 大畑 祥, 當房 豊, 松木 篤, 板橋 秀一, 大島 長, 鈴木 健太郎, 佐藤 陽祐
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] The underappreciated role of anthropogenic sources in atmospheric soluble iron flux to the Southern Ocean (2022)
  • Author(s): Liu, M., Matsui, H.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] Secondary organic aerosol formation regulates cloud condensation nuclei in the global remote troposphere (2022)
  • Author(s): Liu, H., Matsui, H.
  • Organizer: AGU fall meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Assessment of dust source attribution to the global land and ocean regions (2022)
  • Author(s): Kim, D., Chin, M., Schuster, G., Takemura, T., Tuccella, P., Ginoux, P., Liu, X., She, Y., Matsui, H., Tsigaridis, K.
  • Organizer: AGU fall meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A full-year record of ice nucleating particles and related aerosols over Svalbard during MOSAiC 2019/20 (2022)
  • Author(s): Tobo, Y., Adachi, K., Matsui, H., Kawai, K., Ohata, S., Kondo, Y., Inoue, J., Koike, M.
  • Organizer: 2nd MOSAiC Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 混合相雲における氷晶核の全球数値シミュレーション：アジアダストの重要性 (2021)
  • Author(s): 河合慶、松井仁志、當房豊
  • Organizer: 日本気象学会2021年度春季大会
• [Presentation] 全球モデルを用いたアジアダストの混合相雲における氷晶核としての重要性の評価 (2021)
  • Author(s): 河合慶、松井仁志、當房豊
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [Presentation] Improved simulations of global black carbon distributions by modifying wet scavenging processes in convective and mixed-phase clouds (2021)
  • Author(s): Liu, M. and Matsui, H.
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [Presentation] アジアダストの氷晶核に関する全球数値シミュレーション (2021)
  • Author(s): 河合慶、松井仁志、當房豊
  • Organizer: 2021年度エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
• [Presentation] Assessment of the role of saltingout effect on the hygroscopicity of urban atmospheric aerosol (2020)
  • Author(s): Phuong Nguyet Phung, Michihiro Mochida, Sho Ohata, Yuzo Miyazaki, Eri Tachibana
  • Organizer: JPGU - AGU Joint Meeting 2020: Virtual
  • Int'l Joint Research