Pyrogenic iron: Source attribution of atmospheric bioaccessible iron supplied to the Pacific Ocean

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H04329
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 地球環境変化 / 鉱物ダスト / 人為起源鉄

Outline of Annual Research Achievements

新型コロナウイルス感染症による影響で遅延していたバーミンガム大学との国際共同研究が実施された。燃焼起源エアロゾルを対象とした鉄溶出実験を行った。イギリス、ポーランド、および中国の石炭火力発電所から排出された飛灰を採集し、酸性度や有機酸濃度を変化させた鉄溶出実験を行った。それらの結果から鉄溶出速度を発生源ごとに算出し、数値モデルを高度化した。燃焼起源エアロゾルに関して、飛灰の特徴を考慮し、発生量算出に用いた際のデータベースを、さらに詳細に分割して、発生量を算出した。その際、鉱物組成を考慮に入れた。
そして、大気中のシュウ酸および硫酸と鉄の全球シミュレーションを実施した。改良されたモデルにより、特に人為的な燃焼とバイオマス燃焼のエアロゾルの間で、より広い範囲のpH変化に対する感度を予測することが可能となった。この研究は、地球システムモデルで、大気汚染や温暖化が海洋生物活動に与える影響を動的にシミュレーションするための基盤となる。
今年度研究成果は、主著論文2報と共著論文5報が受理された。その原著論文では、観測データとエアロゾル輸送モデルを組み合わせ、エアロゾル濃度予測を改善した。国際共同研究(GESAMP)の第38作業部会による報告書において担当部分を執筆し、社会への貢献も大いに果たした。その報告書はWMO（World Meteorological Organization）の電子図書館で掲載され、その中で主著論文9報と共著論文4報が引用された。国際共同研究 (SOLAS) 計画の更新では、これらの論文を紹介するなど研究コミュニティへの貢献も大いに果たした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

理由
新型コロナウイルス感染症による影響で、予定されていた国際会議および共同研究が延期された。そのため、国際共同研究に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

多元素エアロゾル輸送モデルを開発する。蛍光X線分析により多元素を高時間分解能で測定する。得られたデータを統計解析することにより、鉄を含んだエアロゾルの発生源ごとの海洋への供給量を最適化する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Alfred Wegener Institute/Leibniz Institute/Institute of Meteorology(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Alfred Wegener Institute/Leibniz Institute/Institute of Meteorology
• [Int'l Joint Research] University of Birmingham/University of East Anglia(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Birmingham/University of East Anglia
• [Int'l Joint Research] University of California/NASA Goddard Space Flight Center/Cornell University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of California/NASA Goddard Space Flight Center/Cornell University
  • # of Other Institutions: 2
• [Int'l Joint Research] LSCE/IPSL(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: LSCE/IPSL
• [Int'l Joint Research] BSC(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: BSC
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 9
• [Journal Article] Earth, Wind, Fire, and Pollution: Aerosol Nutrient Sources and Impacts on Ocean Biogeochemistry (2022)
  • Author(s): Hamilton Douglas S.、Perron Morgane M.G.、Bond Tami C.、Bowie Andrew R.、Buchholz Rebecca R.、Guieu Cecile、Ito Akinori、Maenhaut Willy、Myriokefalitakis Stelios、Olgun Nazl?、Rathod Sagar D.、Schepanski Kerstin、Tagliabue Alessandro、Wagner Robert、Mahowald Natalie M.
  • Journal Title: Annual Review of Marine Science Volume: 14 Pages: 303～330
  • DOI: 10.1146/annurev-marine-031921-013612
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ocean fertilization by pyrogenic aerosol iron (2021)
  • Author(s): Ito Akinori、Ye Ying、Baldo Clarissa、Shi Zongbo
  • Journal Title: npj Climate and Atmospheric Science Volume: 4 Pages: 1～20
  • DOI: 10.1038/s41612-021-00185-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Contribution of the world's main dust source regions to the global cycle of desert dust (2021)
  • Author(s): Kok Jasper F.、Adebiyi Adeyemi A.、Albani Samuel、Balkanski Yves、Checa-Garcia Ramiro、Chin Mian、Colarco Peter R.、Hamilton Douglas S.、Huang Yue、Ito Akinori、Klose Martina、Li Longlei、Mahowald Natalie M.、Miller Ron L.、Obiso Vincenzo、P?rez Garc?a-Pando Carlos、Rocha-Lima Adriana、Wan Jessica S.
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 21 Pages: 8169～8193
  • DOI: 10.5194/acp-21-8169-2021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Improved representation of the global dust cycle using observational constraints on dust properties and abundance (2021)
  • Author(s): Kok, J. F., Adebiyi, A. A., Albani, S., Balkanski, Y., Checa-Garcia, R., Chin, M., Colarco, P. R., Hamilton, D. S., Huang, Y., Ito, A., Klose, M., Leung, D. M., Li, L., Mahowald, N. M., Miller, R. L., Obiso, V., Perez Garcia-Pando, C., Rocha-Lima, A., Wan, J. S., and Whicker, C. A.
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 21 Pages: 8127～8167
  • DOI: 10.5194/acp-21-8127-2021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Changing atmospheric acidity as a modulator of nutrient deposition and ocean biogeochemistry (2021)
  • Author(s): Baker Alex R.、Kanakidou Maria、Nenes Athanasios、Myriokefalitakis Stelios、Croot Peter L.、Duce Robert A.、Gao Yuan、Guieu C?cile、Ito Akinori、Jickells Tim D.、Mahowald Natalie M.、Middag Rob、Perron Morgane M. G.、Sarin Manmohan M.、Shelley Rachel、Turner David R.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Pages: 1～9
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd8800
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Contribution of combustion Fe in marine aerosols over the northwestern Pacific estimated by Fe stable isotope ratios (2021)
  • Author(s): Kurisu Minako、Sakata Kohei、Uematsu Mitsuo、Ito Akinori、Takahashi Yoshio
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 21 Pages: 16027～16050
  • DOI: 10.5194/acp-21-16027-2021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Less atmospheric radiative heating by dust due to the synergy of coarser size and aspherical shape (2021)
  • Author(s): Ito Akinori、Adebiyi Adeyemi A.、Huang Yue、Kok Jasper F.
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 21 Pages: 16869～16891
  • DOI: 10.5194/acp-21-16869-2021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 非球形粗大粒子がエアロゾル放射効果に与える影響 (2021)
  • Author(s): 伊藤彰記、Adeyemi A. Adebiyi、Yue Huang、Kok Jasper F.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Atmospheric radiative heating due to aspherical coarse dust (2021)
  • Author(s): Ito, A., Adeyemi A. Adebiyi, Yue Huang, and Jasper F. Kok
  • Organizer: Goldschmidt 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大気化学の将来構想：人新世における海洋エアロゾル・生物の気候フィードバック (2021)
  • Author(s): 伊藤彰記、宮﨑雄三、竹谷文一、岩本洋子、金谷有剛、西岡純
  • Organizer: 第26回大気化学討論会
• [Presentation] Effect of the synergy of coarser size and aspherical shape on dust radiative effect (2021)
  • Author(s): Ito, A., Adeyemi A. Adebiyi, Yue Huang, and Jasper F. Kok
  • Organizer: 2021 AGU Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] より粗い粒径と非球面形状の相乗効果のためダストによるより少ない大気の放射加熱 (2021)
  • Author(s): 伊藤彰記、Adeyemi A. Adebiyi、Yue Huang、Kok Jasper F.
  • Organizer: 第62回大気環境学会年
• [Presentation] 燃焼起源エアロゾル鉄による海洋施肥 (2021)
  • Author(s): 伊藤 彰記、Ying Ye、Clarissa Baldo、Zongbo Shi
  • Organizer: 2021年度日本地球化学会年会