北極域混相雲の頻発領域におけるエアロゾルの氷晶核能の詳細解明

• 研究課題/領域番号: 16H06020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 當房 豊 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (60572766)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
• キーワード: 北極域 / エアロゾル－雲相互作用 / 氷晶核 / 気象学

研究成果の概要

北極域の下層大気では、混相雲（過冷却水滴と氷晶が混在する雲）が年間を通して頻繁に発生しており、北極域の気象や気候、生態系などに大きな影響を及ぼしている。本研究では、北極域でも特に混相雲の発生頻度が高い地域であるスヴァールバル諸島にて、混相雲内での氷形成過程にかかわる氷晶核（氷形成能力を有するエアロゾル粒子）の観測を実施した。スヴァールバル諸島のZeppelin山観測所にて氷晶核の数濃度を計測したところ、夏季には冬季よりも1桁高い値を示すという結果が得られた。夏季における氷晶核濃度の増加の原因としては、スヴァールバル諸島内もしくは近辺で発生したダストが影響していた可能性が高いことを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

夏季に北極陸域から発生するダストが、大気中での氷晶核の数濃度の大幅な増加をもたらしていることは、本研究によって初めて明らかなった成果である。今後、温暖化の進行によって積雪の融解や氷河の後退が進むと、北極陸域からのダストの発生量も増えるとも言われている。本研究で得られた成果は、現在、北極域で急速に進行しているとされる温暖化の影響によって、北極域上空でのエアロゾルや混相雲にどのような影響があらわれるのかを評価する上でも、重要な科学的知見となりうる。

研究成果

• [国際共同研究] コロラド州立大学/コーネル大学(米国)
• [国際共同研究] ノルウェー極地研究所/NILU(ノルウェー)
• [国際共同研究] アルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] ストックホルム大学(スウェーデン)
• [国際共同研究] CNR/ペルージャ大学(イタリア)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] Colorado State University(米国)
• [国際共同研究] Norwegian Polar Institute/NILU(Norway)
• [国際共同研究] ISAC/University of Perugia(Italy)
• [国際共同研究] Colorado State University/West Texas A&M University(米国)
• [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(Germany)
• [国際共同研究] Norwegian Polar Institute/NILU(Norway)
• [国際共同研究] ISAC/University of Perugia(Italy)
• [雑誌論文] Glacially sourced dust as a potentially significant source of ice nucleating particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Tobo Yutaka、Adachi Kouji、DeMott Paul J.、Hill Thomas C. J.、Hamilton Douglas S.、Mahowald Natalie M.、Nagatsuka Naoko、Ohata Sho、Uetake Jun、Kondo Yutaka、Koike Makoto
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 12 号: 4 ページ: 253-258
  • DOI: 10.1038/s41561-019-0314-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 混相雲内でのエアロゾルの氷晶核としての役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 雑誌名: 大気化学研究 巻: 41
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seasonal changes of airborne bacterial communities over Tokyo and influence of local meteorology (2019)
  • 著者名/発表者名: Uetake, J., Tobo, Y., Uji, Y., Hill, T. C. J., DeMott, P. J., Kreidenweis, S. M., Misumi, R.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 1572-1572
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.01572
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A comprehensive characterization of ice nucleation by three different types of cellulose particles immersed in water (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiranuma, N., Adachi, K., Bell, D. M., Belosi, F., Beydoun, H., Bhaduri, B., Bingemer, H., Budke, C., Clemen, H.-C., Conen, F. et al.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 19 号: 7 ページ: 4823-4849
  • DOI: 10.5194/acp-19-4823-2019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ice nucleation by particles containing long-chain fatty acids of relevance to freezing by sea spray aerosols (2018)
  • 著者名/発表者名: DeMott Paul J.、Mason Ryan H.、McCluskey Christina S.、Hill Thomas C. J.、Perkins Russell J.、Desyaterik Yury、Bertram Allan K.、Trueblood Jonathan?V.、Grassian Vicki H.、Qiu Yuqing、Molinero Valeria、Tobo Yutaka、Sultana Camille M.、Lee Christopher、Prather Kimberly A.
  • 雑誌名: Environmental Science: Processes & Impacts 巻: 20 号: 11 ページ: 1559-1569
  • DOI: 10.1039/c8em00386f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristics of Droplet Size Distributions in Low-Level Stratiform Clouds Observed from Tokyo Skytree (2018)
  • 著者名/発表者名: Misumi, R., Uji, Y., Tobo, Y., Miura, K., Uetake, J., Iwamoto, Y., Maesaka, T., Iwanami, K.
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 96 号: 4 ページ: 405-413
  • DOI: 10.2151/jmsj.2018-040
  • NAID: 130007430311
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative measurements of ambient atmospheric concentrations of ice nucleating particles using multiple immersion freezing methods and a continuous flow diffusion chamber (2017)
  • 著者名/発表者名: P. J. DeMott, T. C. J. Hill, M. D. Petters, A. K. Bertram, Y. Tobo, et al.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 17 号: 18 ページ: 11227-11245
  • DOI: 10.5194/acp-17-11227-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An improved approach for measuring immersion freezing in large droplets over a wide temperature range (2016)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 32930-32930
  • DOI: 10.1038/srep32930
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sources of organic ice nucleating particles in soils (2016)
  • 著者名/発表者名: Hill, T. C. J., DeMott, P. J., Tobo, Y., Frohlich-Nowoisky, J., Moffett, B. F., Franc, G. D. & Kreidenweis, S. M.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 16 号: 11 ページ: 7195-7211
  • DOI: 10.5194/acp-16-7195-2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 【総説】北極域での雲凝結核・氷晶核の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2019年度 エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
• [学会発表] Variation of atmospheric INP number concentrations during continuous monitoring on Tokyo Skytree in 2016/2017 (2020)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Uetake, J., Matsui, H., Uji, Y., Iwamoto, Y., Miura, K., Misumi, R.
  • 学会等名: 3rd Atmospheric Ice Nucleation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 黄砂飛来時における東京スカイツリーでの氷晶核の観測：2017年5月の事例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊、植竹 淳、松井 仁志、宇治 靖、岩本 洋子、森 樹大、三浦 和彦、三隅 良平
  • 学会等名: 日本気象学会 2019年度秋季大会
• [学会発表] High-latitude dust and its potential impact on atmospheric ice nucleation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y.
  • 学会等名: 3rd PACES Open Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 大気中のダスト・微生物とその雲微物理への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: ニーオルスン新基地を利用した研究の新展開に関する研究集会
• [学会発表] Routine measurements of atmospheric ice nucleating particles on Tokyo Skytree: Preliminary results in 2016/2017 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Uetake, J., Uji, Y., Iwamoto, Y., Mori, T., Miura, K., Misumi, R.
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 2016～2017年の東京スカイツリーでの氷晶核の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊、植竹 淳、宇治 靖、岩本 洋子、森 樹大、三浦 和彦、三隅 良平
  • 学会等名: 東京理科大学 総合研究院 大気科学研究部門 第3回成果報告会
• [学会発表] 氷晶核として働く微生物に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2018年度 極域大気～アイスコア中の微生物に関する研究集会
• [学会発表] 夏季のスヴァールバル諸島での氷晶核に関する調査研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊、足立 光司、DeMott P. J.、Hill T. C. J.、Hamilton D. S.、Mahowald N. M.、永塚 尚子、大畑 祥、植竹 淳、近藤 豊、小池 真
  • 学会等名: 2018年度 エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
• [学会発表] 北極圏の海洋および陸域の上空での氷晶核の調査研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: ミニ研究集会「大気-海洋境界層における大気物質の役割」
• [学会発表] 黒い微粒子の氷核活性の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊、茂木 信宏、足立 光司、大畑 祥、吉田 淳、近藤 豊、小池 真
  • 学会等名: 日本気象学会 2018年度秋季大会 2018年11月1日
• [学会発表] Recent progress and perspectives in ice nucleation studies at Ny-Alesund, Svalbard (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., DeMott, P. J., Hill, T. C. J., Hamilton, D. S., Mahowald, N. M., Nagatsuka, N., Ohata, S., Uetake, J., Kondo, Y., Koike, M., Mazzola, M., Cappelletti, D.
  • 学会等名: Ny-Alesund Atmosphere Flagship open workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of immersion freezing properties of dark-colored particles under mixed-phase cloud conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Moteki, N., Adachi, K., Ohata, S., Yoshida, A., Koike, M., Kondo, Y.
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Tobo, Y. (2018)
  • 著者名/発表者名: Potential influence of aerosols on ice nucleation in mixed-phase clouds
  • 学会等名: JpGU Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ニーオルスンにおけるエアロゾルの氷核活性に関する調査研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 平成30年度 ArCSプロジェクト全体会合
• [学会発表] スバールバル諸島での氷晶核の観測に関する報告と展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2017年度 エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
• [学会発表] Seasonal differences in the characteristics of ice nucleating particles on Mt. Zeppelin in Ny-Ålesund, Svalbard: A case study in 2016/2017 (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Nagatsuka, N., DeMott, P. J., Hill, T. C. J., Ohata, S., Kondo, Y. & Koike, M.
  • 学会等名: 5th International Symposium on Arctic Research (ISAR-5)
  • 国際学会
• [学会発表] Introduction of the ArcticCARE-2017 campaign (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Koike, M., Moteki, N., Ohata, S., Mori, T., Yoshida, A., Shiobara, M., Uetake, J., Hiranuma, N. & Pantazi, M.
  • 学会等名: Atmosphere Flagship On Site Meeting
  • 発表場所: Ny-Alesund, Svalbard （Norway）
  • 年月日: 2017-03-22
  • 国際学会
• [学会発表] 大気中の氷晶核数濃度のモニタリング体制の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2016年度 エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京・立川）
  • 年月日: 2017-02-16
• [学会発表] Routine measurements of atmospheric ice nucleating particles on the Tokyo Skytree (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Uetake, J., Uji, Y., Iwamoto, Y., Miura, K. & Misumi, R.
  • 学会等名: Atmospheric Ice Nucleation Conference - Focus Meeting 9
  • 発表場所: Leeds (UK)
  • 年月日: 2017-01-16
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced concentrations of ice nucleating particles in Svalbard during summer: Possible linkage with local dust emissions (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Nagatsuka, N., DeMott, P. J., Hill, T. C. J., Ohata, S., Kondo, Y. & Koike, M.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A novel and simple approach for measuring ice nucleating particles in the atmosphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y. & Murata, K.
  • 学会等名: 8th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] スバールバル諸島・ニーオルスンでの氷晶核の計測：2016年7月の事例 (2017)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊・足立 光司・DeMott, P. J.・Hill, T. C. J.・大畑 祥・近藤 豊・小池 真
  • 学会等名: 日本気象学会 2017年度秋季大会
• [学会発表] 夏季のスバールバル諸島・ニーオルスンにおける氷晶核の計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊・足立 光司・植竹 淳・Hill, T. C. J.・DeMott, P. J.・小池 真
  • 学会等名: 第34回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] Challenges in understanding aerosol-cloud interactions in Svalbard (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y. & Koike, M.
  • 学会等名: JSPS Japan-Norway Symposium 'Past, Present, and Future of the Arctic and Antarctic'
  • 国際学会
• [学会発表] 東京スカイツリーで捕集した大気エアロゾルの氷晶核能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 第１回 東京スカイツリー大気観測データ検討会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京・神楽坂）
  • 年月日: 2016-12-21
• [学会発表] Intensive measurements of ice nucleating particles at Ny-Alesund, Svalbard, in summer 2016 (2016)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y. & Uetake, J.
  • 学会等名: 7th Symposium on Polar Science
  • 発表場所: Tachikawa, Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] 鉱物エアロゾル粒子の表面状態の変化：吸湿性や氷核活性に与えうる影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 気候物質科学セミナー
  • 発表場所: 東京大学（東京・本郷）
  • 年月日: 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] CRAFTを用いた氷晶核の数濃度の計測：コロラド高原での事例 (2016)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊・植竹 淳・Suski, K. J.・Schill, G. P.・Hill, T. C. J.・DeMott, P. J.
  • 学会等名: 日本気象学会 2016年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知・名古屋）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Evaluation of the immersion freezing behaviors of dust collected in northwest Greenland (2016)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Nagatsuka, N. & Uetake, J.
  • 学会等名: 17th International Conference on Clouds & Precipitation
  • 発表場所: Manchester (UK)
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [備考] http://researchmap.jp/yutaka.tobo/
• [備考] Researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/yutaka.tobo/
• [備考] ResearcherID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/D-9158-2013
• [備考] ResearchGate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Yutaka_Tobo