エアロゾルの変質過程と雲物理降水過程に関するレーダー観測とモデリング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14048214
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 植田 洋匡 京都大学, 防災研究所, 教授 (70026186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀口 光章 京都大学, 防災研究所, 助手 (60190253) ; 林 泰一 京都大学, 防災研究所, 助教授 (10111981) ; 石川 裕彦 京都大学, 防災研究所, 助教授 (60263159) ; 薩摩林 光 長野県衛生公害研究所, 主任研究員
• Keywords: エアロゾル活性化 / 雲物理 / ビンモデル / ガス-エアロゾル平衡 / エアロゾルダイナミックス / 火山性ガス / 酸性雨 / エアロゾル変質

Research Abstract

対流圏エアロゾルの活性化から、雲粒、雲形成、降水に至る過程(「エアロゾル変質・雲降水過程」とよぶ)を、「観測」と「モデリング」によって統一的に把握することを目的とした。
観測:京都大学信楽MU観測所において、MUレーダをはじめとする各種波長のレーダやライダーに地上サンプリングを加えた観測体制を構築し、「エアロゾル変質・雲降水過程」と大気乱流の速度、温度、湿度変動場との同時観測を実施した。観測データ解析に先立って、エアロゾルの活性化→雲核→雲粒→雨滴の過程を記述するモデルとして、粒子スペクトルモデル(ビン・モデル)を作り上げた。
モデリング:本年度は、「エアロゾル変質・雲降水過程」の前半の過程、即ち「ガス-エアロゾル平衡」と「エアロゾルダイナミックス」に重点を置いた。これらのモデリングを実施し、これまで開発してきたメソ気象モデルと汚染物質の輸送・反応・沈着モデルに統合した。モデルの検証は、東アジア酸性雨モニタリングネットワークEANETの観測データを用いて行った。
さらに、三宅島噴火が対流圏エアロゾルと降水に及ぼす影響の研究を実施して、次の結果をえた。火山性二硫化硫黄SO2から生成された硫酸がまず、硫酸アンモニウム・エアロゾルを生成すること、大気中のアンモニアガスを消費し尽くすと、エアロゾル中の硝酸、塩酸イオンを追い出して硫酸性エアロゾルを構成すること、追い出されたガス状の硝酸、塩酸は大きな沈着速度で乾性沈着し、また溶解度が大きいために雲水、雨滴に急速に取り込まれて湿性沈着することを示した。

Research Products

• [Publications] Carmichael, G.R., Calori, G., Hayami, H., Uno, I., Engrdt, M., Ichikawa, Y., Ikeda, Y., Ueda, H., Amann, M.: "The MICS-Asia study : model intercomparison of long-range transport and sulfur deposition in East Asia Vol.36, pp.175-199, 2002.Linear processes in stably and unstably stratified rotating turbulence"Atmospheric Environment. 36. 175-199 (2002)
• [Publications] Satsumabayashi, H., Ueda, H.: "Effects of volcanic effluents on aerosol and precipitation compositions in the mid troposphere over central Japan"Journal of Geophysical Research D. 107・3(in press). (2003)
• [Publications] An J., Ueda, H., Matsuda, K.: "Sensitivity of monthly concentrations of O3 and NOy to the vertical eddy diffusivity parameterization"Atmospheric Environment. 37(in press). (2003)
• [Publications] An J., Ueda, H., Wang, Z., Matsuda, K., Kajino, M.: "Simulations of monthly mean nitrate concentrations in precipitation"Atmospheric Environment. 37・2. 225-240 (2003)
• [Publications] Carmichael, G.R., Street, D.G., Calori, G., Amann, M., Jacobson, M.Z., Hansen, J., Ueda, H.: "Changing trend in sulfur emissions in Asia : Implications for acid deposition, air pollution, and climate"Environmental Science and Technology. 36・22. 4707-4713 (2002)
• [Publications] Terada, H., Ueda, H., Wang, Z.: "Trend of acid rain and neutralization by yellow-sand in East Asia ‥ A numerical study ‥"Atmospheric Environment. 36・3. 503-509 (2002)
• [Publications] 植田洋匡: "第2章水の大循環サイクルと水資源、「水文大循環と地域水代謝」、丹保憲仁編"技報堂出版. 30 (2003)