2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the process of CCN production by regarding Kanto plains as a huge chamber
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15H02811
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
財前 祐二 気象庁気象研究所, 予報研究部, 室長 (70354496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶野 瑞王 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (00447939)
北 和之 茨城大学, 理学部, 助教授 (30221914)
田尻 拓也 気象庁気象研究所, 予報研究部, 主任研究官 (40414510)
足立 光司 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (90630814)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エアロゾル / 雲凝結核 / 微粒子 / 有機物 / 電子顕微鏡 / エアロゾルモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冬季につくばで実施した観測から、冬季においても新粒子生成が頻繁に発生しており、その発生場所は主に近傍（関東）であること、及び、生成された２次粒子は、約100nmまでは、球形の液滴形状であるが、その粘性や吸湿特性は成長に伴い変化していることが明らかとなった。約100nmより大きい粒子は、すすとの内部混合が顕著になり、形態も非球形の粒子が大きくなる。
吸湿性を示すκの値は、微小なサイズではばらつきが大きいが、集積モードに近づくにつれて、0.2-0.3程度の値に収束する傾向があることなどの知見が得られた。電子顕微鏡を用いた分析については、有機物の加熱特性に関する分析手法を開発し、そのキャリブレーションも含めて論文化した。この分析手法を、航空機観測などで得られたサンプルに適用し、そのCCN特性について解析をした。さらに、電子線エネルギー損失分光法（EELS）を開発し、その手法を凝集酸化鉄粒子に応用した。モデル開発については、エアロゾルの新粒子生成と凝縮、凝集成長を定式化した動力学モジュールをLarge Eddy Simulationモデル（SCALE）に実装し、これを用いてWarm bubble理想実験下で、新粒子生成の不確定性が雲微物理降水過程に与える影響について評価し、新粒子生成が非常に活発な場合でも、凝縮ガスを奪い合い成長が抑制されるためCCN濃度に大きな違いは生じず、積算降水量、降水の開始時刻、ピーク降水強度への影響は小さいなどの知見を得た。また東アジア領域におけるエアロゾルの新粒子生成から凝縮、凝集成長、雲凝結核、雲氷晶核活性化から光学特性の変化について数値実験を行い、観測結果との比較によるモデル性能評価、またエアロゾルの微物理特性について3カテゴリ法と5カテゴリ法の違いをまとめて投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
5年計画の第３年度であった。これまでに実施した観測や電子顕微鏡による分析から、エアロゾルの発生、成長過程における混合状態や吸湿特性の変化について多くの知見が得られた。特にEC/OCがエアロゾル粒子の吸湿特性に大きな影響を与えていることが示唆された。H29年冬季の集中観測も予定通り実施し、各種物理量のモニタリングデータや電子顕微鏡用のサンプルが得られた。
サイズ分布やCCNなどの物理特性の測定、超微粒子の採取方法、電子顕微鏡の分析手法に関して、多くの先進的な試み、開発を行い、他のエアロゾルサンプルについても適用されている。特に電顕での有機物粒子の分析方法などに関して、技術的進歩があった。数値シミュレーションに関しても、3カテゴリ法（エイトケンモード、累積モード、粗大モード）に加えて、性質の大きくことなる粒子の取扱いを分けた5カテゴリ法（エイトケンモード、累積モード、すす粒子、ダスト、海塩）を新たに開発し、新粒子生成と凝縮・凝集成長を表現するモジュールを実装したモデルが開発された。
以上のように、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、主に冬季につくばでの、２次エアロゾルの生成とその後の成長における組成・混合状態の変化について、観測、電子顕微鏡分析と詳細モデルを組み合わせた解明を目指すものである。これまでの３年間で、各種測定器の整備、性能試験、分析技術の開発を行うとともに、冬季に集中観測を実施し、多くの成果を得た。今後は、冬季を中心に、関東にて集中観測や分析を実施するとともに、詳細モデルを駆使し、主に観測データのモデルによる再現し、メカニズムの解明を中心に研究を進める。
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[Journal Article] Volume changes upon heating of aerosol particles from biomass burning using transmission electron microscopy2017
Author(s)
Adachi, K., Sedlacek, A. J., Kleinman, L., Chand, D., Hubbe, J. M., Buseck, P. R.
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Journal Title
Aerosol Science and Technology
Volume: 52
Pages: 46-56
DOI
Peer Reviewed
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