2021 Fiscal Year Annual Research Report
Emission and removal of solid organic aerosol particles from biomass burning and their climate effects
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19H04259
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
足立 光司 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (90630814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
茂木 信宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20507818)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エアロゾル / 電子顕微鏡 / 森林火災 / 気候変動 / 大気観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気候変動に影響を与えるエアロゾルの一つに、森林火災から大量に発生する固体有機物粒子（ターボール）があげられる。このターボールは、主要エアロゾル種に匹敵する排出量が推定されながら、生成・除去プロセスや光学特性など、気候モデルに組み込むための必要なデータがなく、世界的にターボールの気候影響はほとんど分かっていない。そのターボールの理解のため、2019年度の夏季に北米において航空機観測（FIREX-AQ）に参加し、バイオマス燃焼由来の試料を採取して透過型電子顕微鏡を用いて分析した。そして、新たに開発した画像解析手法によるターボールの検出と、透過型電子顕微鏡を使った組成分析を組み合わせて、10以上の森林火災から生じた粒子の生成メカニズムについて解析を行った。
ターボール粒子に加え、新たな森林火災由来のエアロゾル粒子種として灰粒子を新たに提唱した。電子顕微鏡分析、化学分析などを組み合わせて、その存在量や特性を明らかにした。また、年間の排出量の推定も行い、重要なエアロゾル源になることを明らかにした。これらの内容をまとめ、Journal of Geophysical Research誌に出版を行った（Adachi et al. 2022）。
また、成層圏から由来するナノサイズの隕石成分について解析を行った。これらの粒子も森林火災由来粒子と同様に気候に影響をもたらす可能性がある。気象条件や化学分析からこれら粒子の挙動を粒子の画像とともに明らかにし、現在論文投稿中である。
最後に、北極における森林火災由来エアロゾル粒子の特徴を調べ、春秋に多い傾向を示した。また、これらの粒子が雲の生成に与える影響を解析し、論文投稿に向けて準備中である。
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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
計画は順調に進んでいる。本研究に直接関連する主著論文を2021年度に一本発表し、共著論文も複数出版した。また、国際学会（Pacifichem2021）で、ターボールに関する招待講演を行い、成果の広報にも努めた。これらの発表を通じて、ターボール粒子の生成メカニズム、世界的な分布、除去過程、気候影響、解析方法など、多くのことが明らかとなった。一方で、世界規模でのパンデミックの影響により、海外出張や出張を伴う学会発表、北極での追加観測等がすべてキャンセルとなった。北極での研究は、自動サンプラーを送付し、現地の技術者の協力を得ることで観測の継続はできているが、採取された試料の回収ができていない。この問題の対応として、2022年度に出張を計画しており、計画全体には影響が出ない予定である。本研究開始からこれまでに（2019-2022）主著論文として国際誌に4本報告し、1本が投稿中である。また、共同発表論文も20本以上国際誌に掲載しており、多くの成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画として、既に分析が終了したターボールの化学成分データと画像解析を合わせた解析をさらにすすめ、ターボール生成に関する議論を行う。また、追加で得た試料に対しても北極における森林火災の影響を明らかにするため電子顕微鏡を用いた分析を行い、ターボールや森林火災由来のエアロゾル粒子（カリウム含有粒子など）の検出を行う。海外における観測は、北極（ノルウェー、スバールバル諸島）を行う。また、7月に航空機と船舶による観測キャンペーン参加を計画しており、そこで得られた試料に関しても分析を行う予定である。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Fine Ash‐Bearing Particles as a Major Aerosol Component in Biomass Burning Smoke2022
Author(s)
Adachi Kouji、Dibb Jack E.、Scheuer Eric、Katich Joseph M.、Schwarz Joshua P.、Perring Anne E.、Mediavilla Braden、Guo Hongyu、Campuzano‐Jost Pedro、Jimenez Jose L.、Crawford James、Soja Amber J.、Oshima Naga、Kajino Mizuo、Kinase Takeshi、Kleinman Lawrence、Sedlacek Arthur J.、Yokelson Robert J.、Buseck Peter R.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Volume: 127
Pages: 1～22
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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