2020 Fiscal Year Annual Research Report
Origins and ice nucleating abilities of bioaerosols in the marine atmosphere: Links among ecosystems, chemical substances, and clouds explored with fluorescence properties
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18H04143
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
金谷 有剛 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), センター長 (60344305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 彰記 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 主任研究員 (00419144)
宮川 拓真 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 副主任研究員 (30707568)
松本 和彦 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 准研究主任 (50359155)
竹谷 文一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (50377785)
當房 豊 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (60572766)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大気海洋物質循環 / 気候変動 / 地球環境物質科学 / 有機エアロゾル / 起源 / ゲル状有機態粒子 / バクテリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋地球研究船「みらい」の北極航海MR19-03Cや太平洋熱帯～中緯度航海MR18-06Leg4等で得られたデータ・試料を分析した。太平洋航海では、大気中の自家蛍光性エアロゾル粒子について、DNA染色蛍光性粒子との相関関係から生物起源粒子として扱えることを確かめた。一方、海洋表層の生物活動指標としてクロロフィルaやバクテリア、ゲル状有機態粒子（含多糖類TEP、含タンパク質CSP）に着目し、校正の高度化等で定量性を向上させた。それらを複合し、風による表層からの巻き上げ効果を考慮した解析から、中央太平洋上の海洋性気塊での蛍光性バイオ粒子数濃度は、TEPやバクテリアと正相関すること(R>=0.80)を見出した。TEPがバクテリアとともに大気へ巻き上がりバイオ粒子を形成するメカニズムが示唆され、バイオ粒子の数値モデル表現を検証できる濃度予測式を定式化した。MR19-03Cでの同様の解析では、粒径2.5μm以上の粗大粒子に限定した際に相関係数が高まった(R～0.6)が低緯度よりは低く、陸域の影響等を考察した。北極航海では大気中の氷晶核数濃度の時空間変動も明らかにした。日本以北の全海域では-24℃以上で氷晶核となる粒子数濃度は粗大蛍光性粒子数と正相関し(R=0.68)、蛍光特性を限定するとR>0.8に達した。北極海・ベーリング海に限定すると、風速を考慮した場合、クロロフィルa, TEP, CSPとも高い相関(R=0.57-0.89)を示した。2018年11月には北極域下層雲の鉛直構造を観測し、強風時に氷晶核となりうる粒子が海から多量に供給され、雲の下層部で氷晶の割合が増大することを報告した。大気化学輸送モデルを用い、海洋表層から供給される海塩粒子、その有機物含有量およびその氷晶核数濃度の分布を表現し、観測データに対するバイオ粒子の重要性を評価し、雲・放射へのインパクトを計算した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Classification of aerosol-cloud interaction regimes over Tokyo2022
Author(s)
Misumi, R., Uji, Y., Miura, K., Mori, T., Tobo, Y., Iwamoto, Y.
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Journal Title
Atmospheric Research
Volume: 272
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Estimates of mass absorption cross sections of black carbon for filter-based absorption photometers in the Arctic2021
Author(s)
Ohata Sho, Mori T., Kondo Y., Sharma S., Hyvarinen A., Andrews E., Tunved P., Asmi E., Backman J., Servomaa H., Veber D., Eleftheriadis K., Vratolis S., Krejci R., Zieger P., Koike M., Kanaya Y., Yoshida A., Moteki N., Zhao Y., Tobo Y., Matsushita J., Oshima N.
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Journal Title
Atmospheric Measurement Techniques
Volume: 14
Pages: 6723～6748
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Year-round measurements of ice nucleating particles in Svalbard during MOSAiC 2019/202021
Author(s)
Tobo, Y., Matsui, H., Kawai, K., Ohata, S., Kondo, Y., Hermansen, O., Inoue, J., Koike, M.
Organizer
12th Symposium on Polar Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] Estimates of mass absorption cross sections of black carbon for filter-based absorption photometers in the Arctic2021
Author(s)
Ohata S., Mori T., Kondo Y., Sharma S., Hyvarinen A., Andrews E., Peter T., Asmi E., Backman J., Servomaa H., Veber D., Eleftheriadis K., Vratolis S., Krejci R., Zieger P., Koike M., KANAYA Y., Yoshida A., MOTEKI N., Zhao Y., TOBO Y., Matsushita J., Oshima N.
Organizer
4th PACES Open Science Meeting, online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ozone and CO observations over open oceans on R/V Mirai from 67S to 75N during 2012-17: Testing global chemical reanalysis TCR-2 in terms of Arctic processes and low ozone levels at low latitudes2021
Author(s)
Yugo Kanaya, Kazuyuki Miyazaki, Fumikazu Taketani, Takuma Miyakawa, Hisahiro Takashima, Xiaole Pan, Saki Kato, Kengo Sudo Takashi Sekiya, Jun Inoue, Kazutoshi Sato, Kazuhiro Oshima
Organizer
16th IGAC Science Conference, online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ozone Observations over Open Oceans on R/V Mirai from 67S to 75N since 2012: Testing Global Chemical Reanalysis TCR-2 in terms of Arctic Processes and Low Ozone Levels at Low Latitudes2021
Author(s)
Yugo Kanaya, Kazuyuki Miyazaki, Fumikazu Taketani, Takuma Miyakawa, Hisahiro Takashima, Xiaole Pan, Saki Kato, Kengo Sudo, Takashi Sekiya, Jun Inoue, Kazutoshi Sato, Kazuhiro Oshima
Organizer
Quadrennial Ozone Symposium 2021, Online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ship-based observations of atmospheric aerosols and gases over the Arctic Ocean by R/V Mirai2021
Author(s)
F. Taketani, T. Miyakawa, M. Takigawa, M. Yamaguchi, Y. Komazaki, P. Mordovskoi, H. Takashima, Y. Tobo, Y. Tohjima, E. Akane, T. Kikuchi, Y. Kanaya
Organizer
Joint International Symposium: To the New Stage of Collaboration
Int'l Joint Research
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