北極におけるエアロゾルの動態と気候影響

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00638
• 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)
• 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) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (50549508) ; 森 樹大 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (60801181) ; 大畑 祥 名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 助教 (70796250) ; 東 久美子 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80202620)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 環境変動 / 気候変動 / 極地 / 地球変動予測

Outline of Annual Research Achievements

北極の５地点で、他グループにより他の手法で測定されてきたBCの値をCOSMOSの値と比較し、測定精度を評価し、それらをCOSMOSの値で規格化した。また長期観測を容易にするために、故障が起きやすいCOSMOSの可動部を改良した。大気中の酸化鉄FeOxの分布を推定する最初のステップとして北極大気中のFeOxの数濃度とBC数濃度との関係を定量化した。
ニーオルスンにおいける降水の採集を継続した。降水中のBC濃度の測定は、BCを水中から大気中に浮遊させた後にSP2で検出するという独自に開発した方法を用いた。この測定と降水量の気象観測から、沈着フラックスを推定し、BCの降水除去の動態を明らかにした。冬季は人為起源BC、夏季は森林火災起源BCに注目した解析を行った。ニーオルスンとバローにおけるライダー観測による雲底・雲頂データを用いて、降水を起こす雲層の高度を推定した。雲成長・降水によるエアロゾル除去過程を、このデータやラジオゾンデの気温・水蒸気データと組みあわせた解析を行った。またSP2を用いて、降水中のFeOxを測定した。
ニーオルスンにおいて採集した降雪・降水試料中の硫酸塩濃度をイオンクロマトグラフィー法により測定した。ノルウェー大気環境研究所（NILU）と共同で、NILUが行っている大気中の硫酸塩濃度も用いて、硫酸塩の降水除去過程の季節変化を解明した。また気象データを組みあわせてBCと同様に硫酸塩の沈着フラックスを推定した。
これまで開発してきた全球エアロゾルモデルを用いて北極大気中および降水中のBCの観測によってモデルを評価・検証した。また、北極におけるBCの発生源寄与（東アジア・ロシアの人為発生源、シベリアのバイオマス燃焼など）の季節変動を調べた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請書に記載した研究計画はほぼ全て実施できた。主要な項目は、北極の５地点でのＣＯＳＭＯＳによるBCの連続観測と、他グループにより他の手法で測定されてきたBC測定との比較である。ニーオルスンでの降水の定期的な採集とBC, FeOx, イオン成分の分析も予定通り進んでいる。これらの観測は、北極における主要な光吸収性エアロゾルであるブラックカーボン（BC）・酸化鉄（FeOx）と非海塩性硫酸塩エアロゾルの放射強制力を高精度で推定するために必要な観測である。また、これまで開発してきた全球エアロゾルモデルを用いて北極大気中および降水中のBCの観測との比較を行うことができた。これは、エアロゾルの気候影響を定量化するための重要なステップであった。この成功により、本研究は大きく進展した。

Strategy for Future Research Activity

降水中の酸化鉄（FeOx）の分析は世界的には全く行われていない。そのためその分析法の精度はほとんど確立していない。レーザー誘起白熱法で測定するのであるが、BCとの分離、水からの抽出効率、長期保存した場合の粒径分布の安定性といった点について、実験的・理論的に調べる必要がある。この研究を優先的に行う。この評価を行った後に、降水中の酸化鉄濃度の時間的、空間的な変化を解析する。
また大気中のBC観測に用いているCOSMOSの改良も行う。故障頻度が多いこれまでのヒーターに代わり、シーズヒーターを用いた新たな加熱インレットを製作し、観測現場での試験を行う。これはBCの長期高精度観測を行うために重要なステップである。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アメリカ海洋大気庁(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: アメリカ海洋大気庁
• [Int'l Joint Research] カナダ環境・気候変動省(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: カナダ環境・気候変動省
• [Int'l Joint Research] ノルウェー極地研究所(ノルウェー)
  • Country Name: NORWAY
  • Counterpart Institution: ノルウェー極地研究所
• [Int'l Joint Research] フィンランド気象研究所(フィンランド)
  • Country Name: FINLAND
  • Counterpart Institution: フィンランド気象研究所
• [Int'l Joint Research] ストックホルム大学(スウェーデン)
  • Country Name: SWEDEN
  • Counterpart Institution: ストックホルム大学
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] Studies on Arctic aerosols and clouds during the ArCS project (2021)
  • Author(s): Koike, M., Goto-Azuma, K., Kondo, Y., Matsui, H., Mori, T., Moteki, N., Ohata, S., Okamoto, H., Oshima, N., Sato, K., Takano, T., Tobo, Y., Ukita, J., Yoshida, A.
  • Journal Title: Polar Science Volume: 27 Pages: 100621～100621
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100621
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Studies on the variability of the Greenland Ice Sheet and climate (2021)
  • Author(s): Goto-Azuma Kumiko、Homma Tomoyuki、Saruya Tomotaka、Nakazawa Fumio、Komuro Yuki、Nagatsuka Naoko、Hirabayashi Motohiro、Kondo Yutaka、Koike Makoto、Aoki Teruo、Greve Ralf、Okuno Jun'ichi
  • Journal Title: Polar Science Volume: 27 Pages: 100557～100557
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100557
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 積雪中のブラックカーボンの北極広域分布 (2021)
  • Author(s): 森樹大
  • Journal Title: 大気化学研究 Volume: 44 Pages: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Variation in recent annual snow deposition and seasonality of snow chemistry at the east Greenland ice core project (EGRIP) camp, Greenland (2021)
  • Author(s): Nakazawa Fumio、Nagatsuka Naoko、Hirabayashi Motohiro、Goto-Azuma Kumiko、Steffensen Jorgen Peder, Dahl-Jensen Dorthe
  • Journal Title: Polar Science Volume: 27 Pages: 100597～100597
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100597
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Temporal and spatial variabilities in surface mass balance at the EGRIP site, Greenland from 2009 to 2017 (2021)
  • Author(s): Komuro Yuki、Nakazawa Fumio、Hirabayashi Motohiro、Goto-Azuma Kumiko、Nagatsuka Naoko、Shigeyama Wataru、Matoba Sumito、Homma Tomoyuki、Steffensen Jorgen Peder, Dahl-Jensen Dorthe
  • Journal Title: Polar Science Volume: 27 Pages: 100568～100568
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100568
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SIGMA及び関連プロジェクトによるグリーンランド氷床上の大気・雪氷・雪氷微生物研究－ ArCS IIプロジェクトへのつながり － (2021)
  • Author(s): (1)青木輝夫, 的場澄人, 庭野匡思, 朽木勝幸, 谷川朋範, 竹内望, 山口悟, 本山秀明, 藤田耕史, 山崎哲秀, 飯塚芳徳, 堀雅裕, 島田利元, 植竹淳, 永塚尚子, 大沼友貴彦, 橋本明弘, 石元裕史, 田中泰宙, 大島長, 梶野瑞王, 足立光司, 黒﨑豊, 杉山慎, 津滝俊, 東久美子, 八久保晶弘, 川上薫, 木名瀨健
  • Journal Title: 雪氷 Volume: 83 Pages: 169-191
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seasonal Variation of Wet Deposition of Black Carbon in Arctic Alaska (2020)
  • Author(s): Mori T.、Kondo Y.、Ohata S.、Zhao Y.、Sinha P. R.、Oshima N.、Matsui H.、Moteki N.、Koike M.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Pages: 1～24
  • DOI: 10.1029/2019JD032240
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Abundances and Microphysical Properties of Light‐Absorbing Iron Oxide and Black Carbon Aerosols Over East Asia and the Arctic (2020)
  • Author(s): Yoshida Atsushi、Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Mori Tatsuhiro、Koike Makoto、Kondo Yutaka、Matsui Hitoshi、Oshima Naga、Takami Akinori、Kita Kazuyuki
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Pages: 1～21
  • DOI: 10.1029/2019JD032301
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enhanced New Particle Formation Above the Marine Boundary Layer Over the Yellow Sea: Potential Impacts on Cloud Condensation Nuclei (2020)
  • Author(s): Takegawa N.、Seto T.、Moteki N.、Koike M.、Oshima N.、Adachi K.、Kita K.、Takami A.、Kondo Y.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Pages: 1～17
  • DOI: 10.1029/2019JD031448
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid reduction in black carbon emissions from China: evidence from 2009?2019 observations on Fukue Island, Japan (2020)
  • Author(s): Kanaya Yugo、Yamaji Kazuyo、Miyakawa Takuma、Taketani Fumikazu、Zhu Chunmao、Choi Yongjoo、Komazaki Yuichi、Ikeda Kohei、Kondo Yutaka、Klimont Zbigniew
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 20 Pages: 6339～6356
  • DOI: 10.5194/acp-20-6339-2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Changes in black carbon and PM2.5 in Tokyo in 2003-2017 (2020)
  • Author(s): MORI Tatsuhiro、OHATA Sho、MORINO Yu、KOIKE Makoto、MOTEKI Nobuhiro、KONDO Yutaka
  • Journal Title: Proceedings of the Japan Academy, Series B Volume: 96 Pages: 122～129
  • DOI: 10.2183/pjab.96.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Black Carbon Absorption Efficiency Under Preindustrial and Present‐Day Conditions Simulated by a Size‐ and Mixing‐State‐Resolved Global Aerosol Model (2020)
  • Author(s): Matsui Hitoshi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 125 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2019JD032316
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resolving aerosol mixing state increases accuracy of black carbon respiratory deposition estimates (2020)
  • Author(s): Ching Joseph、Kajino Mizuo、Matsui Hitoshi
  • Journal Title: One Earth Volume: 3 Pages: 763～776
  • DOI: 10.1016/j.oneear.2020.11.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 航空機を用いた東アジアおよび北極域における黒色炭素と酸化鉄エアロゾルの動態研究 (2020)
  • Author(s): 吉田 淳、茂木 信宏、大畑 祥、森 樹大、小池 真、近藤 豊、松井 仁志、大島 長、高見 昭憲、北 和之,
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [Presentation] アラスカにおける、ブラックカーボンの湿生沈着の季節変化 (2020)
  • Author(s): 森 樹大, 近藤 豊, 大畑 祥, Y. Zhao, P. R. Sinha, 大島 長、松井 仁志、茂木 信宏、小池 真
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [Presentation] 2011年東南極の積雪中のBC濃度と粒径分布の観測 (2020)
  • Author(s): 木名瀬健, 足立光司, 大島長, 東久美子, 塚川佳美, 近藤豊, 茂木信宏, 大畑翔, 森樹大, 林政彦, 原圭一郎, 川島洋人, 北和之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [Presentation] 北極域に沈着したBC濃度と粒径分布 (2020)
  • 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, 大島長, 杉浦幸之助, 青木輝夫, Martin Schneebeli, 佐藤篤司, 對馬茜, Vladimir MAKAROV, 大宮哲, 杉本敦子, 鷹野真也
  • Organizer: エアロゾル学会
• [Presentation] Linking BC and PM2.5 surface concentrations with aerosol optical properties jointly estimated by skyradiometer and MAX-DOAS instruments (2020)
  • Author(s): Alessandro Damiani, Hitoshi Irie, Kodai Yamaguchi, Hossain Mohammed Syedul Hoque, Tomoki Nakayama, Yutaka Matsumi, and Yutaka Kondo
  • Organizer: 大気化学討論会
• [Presentation] 新型コロナ流行・経済活動低下時の福江島での大気ブラックカーボン濃度応答：中国での家庭起源排出割合の評価 (2020)
  • Author(s): 金谷有剛, 山地一代, 宮川拓真, 竹谷文一, Yongjoo Choi, 朱春茂, 近藤豊, 宮崎和幸, Zbigniew Klimont,山田大地, 成田大樹, 池田恒平, 谷本浩志
  • Organizer: 大気化学討論会
• [Presentation] Seasonal Variation of Wet Deposition of Black Carbon at Ny-Ålesund, Svalbard (2020)
  • Author(s): Tatsuhiro Mori, Sho Ohata, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Kaori Fukuda, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Nobuhiro Moteki, Atsushi Yoshida, Makoto Koike, Puna Ram Sinha, Naga Oshima, Hitoshi Matsui, Yutaka Tobo, Masanori Yabuki, and Wenche AaS
  • Organizer: Joint International Symposium: Challenging the Research Development and Collaboration Through
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Continuous flow analysis of iron oxide in a Greenland ice coreusing a modified single-particle soot photometer (2020)
  • Author(s): Kumiko Goto-Azuma, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kaori Fukuda, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Tatsuhiro Mori, Yutaka Kondo, Makoto Koike, Motohiro Hirabayashi, Jun Ogata, Kyotaro Kitamura, Remi Dallmayr, Teruo Aoki
  • Organizer: Joint International Symposium: Challenging the Research Development and Collaboration Through
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 雪氷融解試料中の微生物固定を目的とした紫外線照射処理の検討（２） (2020)
  • Author(s): 中澤 文男, 東 久美子
  • Organizer: 雪氷研究大会
• [Presentation] グリーンランドEGRIPのピット試料に含まれる固体微粒子および金属成分の解析 (2020)
  • Author(s): 小室悠紀，中澤文男，永塚尚子, 平林幹啓, 繁山航, 的場澄人, 本間智之, 東久美子
  • Organizer: 雪氷研究大会
• [Presentation] The effect of ultraviolet germicidal radiation on melted snow and ice samples for the inactivation of microorganisms. (2020)
  • Author(s): Nakazawa, F., Goto-Azuma, K.
  • Organizer: The 11th Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Continuous flow analysis of iron oxide in a Greenland ice core using a modified single-particle soot photometer. (2020)
  • Author(s): Goto-Azuma, K., Moteki, N. Ogawa-Tsukagawa, Y., Fukuda, K., Ohata, S., Yoshida, A., Mori, T., Kondo, Y., Koike, M., Hirabayashi, M., Dallmayr, M., Ogata, J., Kitamura, K., Matoba, S., Aoki, T.
  • Organizer: The 11th Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of solid microparticles and metal components contained in snow at EGRIP, Greenland. (2020)
  • Author(s): Komuro, Y., Nakazawa, F., Nagatsuka, N., Hirabayashi, M., Shigeyama, W., Matoba, S., Homma, T., Goto-Azuma, K.
  • Organizer: The 11th Symposium on Polar Science,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal and spatial variabilities in recent surface mass balance at EGRIP, Greenland. (2020)
  • Author(s): Komuro, Y., Nakazawa, F., Nagatsuka, N., Hirabayashi, M., Shigeyama, W., Matoba, S., Homma, T., Goto-Azuma, K.
  • Organizer: The 11th Symposium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ニーオルスンに沈着した黒色炭素粒子濃度の季節変化 (2020)
  • Author(s): 1.森樹大, 近藤豊, 福田かおり, 當房豊, 東久美子, 大畑祥, 松井仁志, Sinha P. R, 大島長, 矢吹正教, 茂木信宏, 小池真
  • Organizer: 第37回エアロゾル科学・技術討論会
• [Presentation] Seasonal variation of wet deposition of black carbon at Ny-Ålesund, Svalbard. (2020)
  • Author(s): Tatsuhiro Mori, Sho Ohata, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Nobuhiro Moteki, Atsushi Yoshida, Makoto Koike, Puna Ram Sinha, Naga Oshima, Hitoshi Matsui, Yutaka Tobo, Masanori Yabuki, and Wenche Aas.
  • Organizer: The Ninth Symposium on Polar Science 13th
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Black carbon and inorganic aerosols in Arctic snowpack (2020)
  • Author(s): Tatsuhiro Mori, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kazuhiko Miura, Motohiro Hirabayashi, Naga Oshima, Makoto Koike, Kaarle Kupiainen, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Sinha Puna Ram, Konosuke Sugiura, Teruo Aoki, Et al.
  • Organizer: Sixth International Symposium on Arctic Research
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] J-GLOBAL
  • URL: https://yutaka-kondo.sakura.ne.jp
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/ykondo