2018 Fiscal Year Annual Research Report
北極の気候影響に関わるブラックカーボンの挙動の解明
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16H01770
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Research Institution | National Institute of Polar Research |
Principal Investigator |
近藤 豊 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 特任教授 (20110752)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小池 真 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00225343)
平沢 尚彦 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (10270422)
茂木 信宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20507818)
松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508)
東 久美子 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80202620)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 環境変動 / 気候変動 / 極地 / 地球変動予測 |
Outline of Annual Research Achievements |
アラスカのバーロー、ノルウェーのニーオルスン、沖縄辺戸岬、長崎福江島、東京においてCOSMOS測定器とレーザー誘起白熱法に基づく測定器(SP2)によるブラックカーボン(BC)の質量濃度の比較を詳細に行った。この結果COSMOSの測定精度はBCのサイズ分布を考慮しても10%という結果を得た。バーロ―、ニーオルスン、カナダのアラート観測所、ロシアのバラノバ岬観測所の4地点においてCOSMOSによる観測が、約1年にわたり同時に測定された。 2012年の春季にニーオルスンにおいてヨーロッパのグループと共同で行った大気BC観測のデータの解析を進め、北極におけるBCの内部混合状態が放射効果に影響を及ぼすこと、この影響の大きさはBC濃度、太陽高度、地表面アルベドなどにより変わることを示した。 フィンランド、アラスカ、南シベリアの広域で2012-2016年に採取された積雪中のBC濃度と、降雪量の定量的な解析を行ってきた。重要な知見は1)この観測で、SP2を用いた北極積雪中でのBC濃度の高精度測定が初めて広域で行われたこと、2)地形やBCの排出量の分布がBCの質量濃度と粒径分布の緯度変化に大きな影響を及ぼすこと、3)本研究で測定された積雪中のBCの濃度は先行研究に比べ平均して2-25倍低い値となっており、気候モデルの再検証を行うことが重要であるとうことである。 観測された降雪量(SWE)、積雪中のBCの濃度、沈着量を気象研究所の気候モデルによる計算値と比較した結果、モデルはこれらの量の絶対値と空間分布を大変良く再現することが分かった。得られた重要な知見は、1)冬季における北極の大気境界層の厚さは0.5 km以下で、地表面から排出されるBCが蓄積されやすい構造をしている。2)湿性沈着が、全沈着量の80-90%に寄与している。観測されたBCは観測地点近傍ではなく、より広域の影響を受けている。
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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
SP2とCOSMOS測定器によるBCの比較結果を論文としてとりまとめ、国際誌に投稿した。ニーオルスンにおける大気BCの放射効果については国際誌に出版された。北極広域での積雪中のBCの観測結果については論文としてとりまとめ、国際誌に投稿した。また全球モデルによる大気および積雪中のBC濃度の計算と観測データとの詳細な比較を継続してきた。モデルはかなり良い精度で観測を再現できることがわかってきた。このように計画通り研究が進んでいる。
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Strategy for Future Research Activity |
バロー、ニーオルスン、バラノバ、アラートの4か所でCOSMOSによりBCの同時観測が約1年間行われた。この観測を継続することにより、北極圏のBCの分布の時空間変動をこれまでにない精度で把握する。バラノバ、アラートではこれまで別のタイプの測定器による測定が行われてきた。この別タイプの測定との比較を行い、その精度を評価し、COSMOSデータによる規格化を行う。これにより、長期のBCの変動を得ることを試みる。バラノバは他の地域に比べ、BC濃度が高いことがこれまでの観測から分かってきた。石油採掘時の天然ガスの燃焼に伴うBCの発生という大きな寄与が考えられる。この効果を調べるために気象解析と数値モデルを組み合わせたデータの解析を行う。またここでのBC観測は極めて重要であるので、データに欠損を生じないようにするための2台目のCOSMOSを整備する。 バローで2013-2017年に採取した降水・降雪中のBCの粒径分布の時間的な変動を調べる。またこれまで行った同地域での積雪中のBC観測との比較を行う。ここでのライダーとレーダーによる雲の観測データを利用して、降水の起きている場所を推定する。他の気象観測と組み合わせて雲の相も推定する。この領域での全球モデル計算結果とも比較し、BC降水除去の過程のモデル表現の検証を行う。またこのモデル計算結果を用いて、観測結果の定量的解釈も行う。 ニーオルスンでは降雪・降水の採取を継続する。ここでもライダーとレーダーによる雲の観測データを利用して、降水の起きている場所や雲の相も推定する。またバローでの観測結果とも比較し、BC除去の特性の空間的な変動を理解する。 2018年に北極でドイツと共同で行ったエアロゾルなどの航空観測のデータの解析を行う。環北極で得られたBCの地上観測と比較し、BCの空間的な分布と輸送過程を理解する。
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[Presentation] 気象研究所地球システムモデルによる北極域におけるブラックカーボンの放射影響評価2018
Author(s)
大島長, 庭野匡思, 青木輝夫, 保坂征宏, 田中泰宙, 神代剛, 吉村裕正, 行本誠史, 東久美子, 近藤豊, 小池真
Organizer
日本気象学会春季大会
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[Presentation] 走査型電子顕微鏡を使ったグリーンランド氷床北西部SIGMA-Dアイスコア中の鉱物組成変動の解明2018
Author(s)
永塚尚子, 東久美子, 本山秀明, 的場澄人, 藤田耕史, 山崎哲秀, 大沼友貴彦, 箕輪昌紘, 青木輝夫, 平林幹啓, Dallmayr Remi
Organizer
日本地球惑星科学連合2018年大会
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[Presentation] Variations in mineralogy of dust in an ice core obtained from Northwestern Greenland2018
Author(s)
Nagatsuka, N., K. Goto-Azuma, A. Tsusima, H. Motoyama, S. Matoba, K. Fujita, T. Yamasaki, Y. Onuma, M. Minowa, T. Aoki
Organizer
日本地球惑星科学連合2018年大会
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[Presentation] グリーンランド深層アイスコアに含まれる固体微粒子のその場観察2018
Author(s)
繁山航, 永塚尚子, 本間智之, 高田守昌, 東久美子, I. Weikusat, M. Drury, E. Kuiper, G. Pennock, R. Mateiu, 東信彦,D. Dahl-Jensen
Organizer
日本地球惑星科学連合2018年大会
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[Presentation] High-resolution analyses of black carbon and dust in a Greenland ice core2018
Author(s)
Goto-Azuma, K., Y. Ogawa-Tsukagawa, Y. Kondo, R. Dallmay, M. Hirabayashi, J. Ogata, K. Kitamura, H. Motoyama, S. Matoba, M. Kadota, T. Aoki, N. Moteki, S. Ohata, T. Mori, M. Koike, Y. Komuro, A. Tsushima, N. Nagatsuka and K. Fujita
Organizer
Polar 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] 北極域における積雪中BCの粒径分布とBC堆積量の測定2018
Author(s)
森樹大, 東久美子, 近藤豊, 塚川佳美, 三浦和彦, 平林幹啓, 小池真, 茂木信宏, 大畑祥, Sinha P.R, 大島長, 杉浦幸之助, 青木輝夫, Martin Schneebeli, 佐藤篤司, 對馬あかね, Vladimir Makarov, 大宮哲, 杉本敦子, 鷹野真也
Organizer
日本エアロゾル学会 エアロゾル科学・技術研究討論会
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[Presentation] Black carbon concentrations and size distributions of surface snow at Antarctica from April to December in 20112018
Author(s)
Kinase, T., K. Adachi, N. Oshima, K. Kita, K. Goto-Azuma, Y. Tsukagawa, Y. Kondo, N. Moteki, S. Ohata, T. Mori, M. Hayashi, K. Hara, M. Shiobara, H. Kawashima
Organizer
iCACGP Symposium and IGAC Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Black carbon in snowpack over the different regions in the Arctic2018
Author(s)
Mori, T., K. Goto-Azuma, Y. Kondo, Y. Ogawa-Tsukagawa, K. Miura, M. Hirabayashi, M. Koike, N. Moteki, S. Ohata, N. Oshima, P. R. Sinha, K. Sugiura, T. Aoki, M. Schneebeli, K. Steffen, A. Sato, A.Tsushima, V. Makarov, S. Omiya, A. Sugimoto, and S. Takano.
Organizer
iCACGP Symposium and IGAC Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Seasonal variation of the wet deposition of black carbon at Ny-Alesund, Spitsbergen2018
Author(s)
Kondo Y., T. Mori, N. Oshima, P. R. Sinha, K. Goto-Azuma, Y. Ogwawa-Tsukagawa, K. Fukuda, M. Koike, S. Ohata, N. Moteki, T. E. J. Forland, M. Irwin, J.-C. Gallet, and C. Pedersen
Organizer
iCACGP Symposium and IGAC Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] 気象研究所地球システムモデルによる北極域におけるブラックカーボンの評価2018
Author(s)
大島長, 田中泰宙, 神代剛, 保坂征宏, 吉村裕正, 出牛真, 川合秀明, 行本誠史, 青木輝夫, 飯塚芳徳, 東久美子, 近藤豊, 小池真
Organizer
日本気象学会秋季大会
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[Presentation] Black Carbon in Snowpack over the Different Regions in the Arctic2018
Author(s)
Mori, T., K. Goto-Azuma, Y. Kondo, Y. Ogawa-Tsukagawa, K. Miura, M. Hirabayashi, M. Koike, N. Moteki, S. Ohata, N. Oshima, P. R. Sinha, K. Sugiura, T. Aoki, M. Schneebeli, K. Steffen, A. Sato, A. Tsushima, V. Makarov, S. Omiya, A. Sugimoto, and S. Takano
Organizer
The 9th symposium on polar science
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[Presentation] Concentrations and size distribution of black carbon in Northwest Greenland during the past 350 years reconstructed from an ice core2018
Author(s)
Goto-Azuma, K.,.Y. Ogawa-Tsukagawa, Y. Kondo, R. Dallmayr, M. Hirabayashi, J. Ogata, K. Kitamura, K. Kawamura, H. Motoyama, S. Matoba, T. Aoki, N. Moteki, S. Ohata, T. Mori, M. Koike, Y. Komuro, A. Tsushima, N. Nagatsuka, W. Shigeyama and K. Fujita
Organizer
The 9th symposium on polar science
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[Book] 詳解 大気放射学2019
Author(s)
グラント W ペティ、近藤 豊、茂木 信宏
Total Pages
440
Publisher
東京大学出版会
ISBN
9784130627290