気候に影響を与える光吸収性有機エアロゾルの個別粒子解析に関する研究

• 研究課題/領域番号: 16K16188
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 森林火災 / 電子顕微鏡 / ターボール / エアロゾル / 気候変動 / 気候影響 / 有機エアロゾル / 光吸収性エアロゾル / バイオマス燃焼 / 地球気候 / 光学特性 / 物理化学特性

研究成果の概要

本研究では、森林火災から発生する有機エアロゾル（ターボール）粒子が600℃でも揮発しない成分を残すことを発見した (Adachi et al., 2018, AST)。また、ターボールの森林火災中の存在量、光学特性をブラックカーボンと比較する手法で解明し、ターボールの質量割合が全体の30-40％、その屈折率が1.56-0.02iと特定した（Sedlacek et al., 2018, ACP）。そして、ターボールの生成メカニズムが、有機物が窒素と酸素との反応によって粘性が高くなり煙の中で時間とともに生成する新たなメカニズムを提唱した（Adachi et al., 2019, PNAS）。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、森林火災から多量に放出される有機エアロゾル粒子（ターボール）に関して、その物理化学特性、光学特性、また生成メカニズムを明らかにした。ターボール粒子は顕微鏡分析以外では分析が困難であり、地球温暖化に大いに関わると考えられている森林火災から生じるエアロゾルの多くを占めるとされている。その詳細な特性を明らかにした点において、学術的意義がある。この成果によって、今後森林火災からのエアロゾル解析の精度やその地球温暖化への寄与がより詳細に理解されることが期待され、社会的にも重要な意義がある。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/NOAA(米国)
• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory/Arizona State University/Aerodyne Research Inc(米国)
• [国際共同研究] CNRS-Universite Clermont Auvergne(フランス)
• [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] Spherical tarball particles form through rapid chemical and physical changes of organic matter in biomass-burning smoke (2019)
  • 著者名/発表者名: Adachi Kouji、Sedlacek Arthur J.、Kleinman Lawrence、Springston Stephen R.、Wang Jian、Chand Duli、Hubbe John M.、Shilling John E.、Onasch Timothy B.、Kinase Takeshi、Sakata Kohei、Takahashi Yoshio、Buseck Peter R.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 39 ページ: 19336-19341
  • DOI: 10.1073/pnas.1900129116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aerosol mixing state revealed by transmission electron microscopy pertaining to cloud formation and human airway deposition (2019)
  • 著者名/発表者名: Ching Joseph、Adachi Kouji、Zaizen Yuji、Igarashi Yasuhito、Kajino Mizuo
  • 雑誌名: npj Climate and Atmospheric Science 巻: 2 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s41612-019-0081-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] A comprehensive characterization of ice nucleation by three different types of cellulose particles immersed in water: lessons learned and future research directions (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiranuma Naruki、Adachi Kouji、Bell David、Belosi Franco、Beydoun Hassan et al
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 印刷中 ページ: 1-82
  • DOI: 10.5194/acp-2018-933
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A shape model of internally mixed soot particles derived from artificial surface tension (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Hiroshi、Kudo Rei、Adachi Kouji
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 12 号: 1 ページ: 107-118
  • DOI: 10.5194/amt-12-107-2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stable Isotope Ratios of Combustion Iron Produced by Evaporation in a Steel Plant (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurisu Minako、Adachi Kouji、Sakata Kohei、Takahashi Yoshio
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 588-598
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.8b00171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Abundance and Emission Flux of the Anthropogenic Iron Oxide Aerosols From the East Asian Continental Outflow (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Atsushi、Ohata Sho、Moteki Nobuhiro、Adachi Kouji、Mori Tatsuhiro、Koike Makoto、Takami Akinori
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 号: 19 ページ: 11194-11209
  • DOI: 10.1029/2018jd028665
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Abundance of Light-Absorbing Anthropogenic Iron Oxide Aerosols in the Urban Atmosphere and Their Emission Sources (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohata Sho、Yoshida Atsushi、Moteki Nobuhiro、Adachi Kouji、Takahashi Yoshio、Kurisu Minako、Koike Makoto
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 号: 15 ページ: 8115-8134
  • DOI: 10.1029/2018jd028363
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation and evolution of tar balls from northwestern US wildfires (2018)
  • 著者名/発表者名: Sedlacek III Arthur J.、Buseck Peter R.、Adachi Kouji、Onasch Timothy B.、Springston Stephen R.、Kleinman Lawrence
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 15 ページ: 11289-11301
  • DOI: 10.5194/acp-18-11289-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hygroscopicity of Organic Aerosols and Their Contributions to CCN Concentrations Over a Midlatitude Forest in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Deng Yange、Kagami Sara、Ogawa Shuhei、Kawana Kaori、Nakayama Tomoki、Kubodera Ryo、Adachi Kouji、Hussein Tareq、Miyazaki Yuzo、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 号: 17 ページ: 9703-9723
  • DOI: 10.1029/2017jd027292
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aerosol composition and the contribution of SOA formation over Mediterranean forests (2018)
  • 著者名/発表者名: Freney Evelyn、Sellegri Karine、Chrit Mounir、Adachi Kouji、Brito Joel et al
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 10 ページ: 7041-7056
  • DOI: 10.5194/acp-18-7041-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Volume changes upon heating of aerosol particles from biomass burning using transmission electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K., Sedlacek, A. J., Kleinman, L., Chand, D., Hubbe, J. M., Buseck, P. R.
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 52 号: 1 ページ: 46-56
  • DOI: 10.1080/02786826.2017.1373181
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aerosol composition and the contribution of SOA formation over Mediterranean forests (2018)
  • 著者名/発表者名: Evelyn Freney, Karine Sellegri, Mounir Chrit, Kouji Adachi et al
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 18 ページ: 7041-7056
  • DOI: 10.5194/acp-2017-482
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hygroscopicity of organic aerosols and their contributions to CCN concentrations over a mid-latitude forest in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Yange Deng, Sara Kagami, Shuhei Ogawa, Kaori Kawana, Tomoki Nakayama, Ryo Kubodera, Kouji Adachi, Tareq Hussein, Yuzo Miyazaki, and Michihiro Mochida
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anthropogenic iron oxide aerosols enhance atmospheric heating (2017)
  • 著者名/発表者名: Moteki Nobuhiro、Adachi Kouji、Ohata Sho、Yoshida Atsushi、Harigaya Tomoo、Koike Makoto、Kondo Yutaka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 15329-15329
  • DOI: 10.1038/ncomms15329
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Green Ocean Amazon Experiment (GoAmazon2014/5) Observes Pollution Affecting Gases, Aerosols, Clouds, and Rainfall over the Rain Forest (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Martin, P. Artaxo, L. Machado, A. Manzi, R. Souza, C. Schumacher, J. Wang, T. Biscaro, J. Brito, A. Calheiros, K. Jardine, A. Medeiros, B. Portela, S. de Sa;, K. Adachi, et al
  • 雑誌名: Bulletin of the American Meteorological Society 巻: 98 号: 5 ページ: 981-997
  • DOI: 10.1175/bams-d-15-00221.1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mixing states of light-absorbing particles measured using a transmission electron microscope and a single-particle soot photometer in Tokyo, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, N. Moteki, Y. Kondo, Y. Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 121 号: 15 ページ: 9153-9164
  • DOI: 10.1002/2016jd025153
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anthropogenic influences on the physical state of submicron particulate matter over a tropical forest (2016)
  • 著者名/発表者名: Bateman, A. P., Gong, Z., Harder, T. H., de Sa, S. S., Wang, B., Castillo, P., China, S., Liu, Y., O'Brien, R. E., Palm, B. B., Shiu, H.-W., Cirino, G. G., Thalman, R., Adachi, K., et al.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 17 号: 3 ページ: 1759-1773
  • DOI: 10.5194/acp-17-1759-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Single-particle analyses of aerosol particles using transmission electron microscopy and cold stages with an optical and scanning electron microscopes (2019)
  • 著者名/発表者名: Adachi K., T. Kinase
  • 学会等名: American Geophysical Union 2019 Fall Meeting,
  • 国際学会
• [学会発表] Formation and chemical properties of tar balls from biomass burning (2018)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K., T. Kinase, A. J. Sedlacek III, L. Kleinman, S. R. Springston, T. B. Onasch, and P. R. Buseck
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Formation and chemical processing of spherical organic aerosol particles, or “tar balls,” from biomass burning in the northwestern US (2018)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K., A. Sedlacek, L. Kleinman, T. Onasch, S. Springston, and P. Buseck
  • 学会等名: iCACGP Quadrennial Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 空に浮かぶ小さな金属粒子 (2018)
  • 著者名/発表者名: 足立光司, 梶野瑞王, 財前祐二, 木名瀬健, 五十嵐康人, 大畑昌輝, チョン千香子, 藤谷雄二, 古山 昭子, 高見昭憲, 吉野彩子, 萩野浩之, 林政彦, 原圭一郎
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 金属粒子の形態と連続大気濃度分析 電子顕微鏡とICP－MS分析を用いた福岡での集中観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 足立光司, 木名瀬健, 財前祐二, 梶野瑞王, 高見昭憲, 吉野彩子
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] Individual particle analyses of biomass burning aerosol particles from wild fire (2018)
  • 著者名/発表者名: 足立光司
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal behavior of aerosol particles from biomass burning during the BBOP campaign using transmission electron microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, H. Ishimoto, A. J. Sedlacek III, L. Kleinman, D. Chand, J.M. Hubbe, P.R. Buseck
  • 学会等名: American Geophysical Union 2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 大気エアロゾルの物理化学特性分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 足立光司、根本 善弘
  • 学会等名: 平成29年度 ナノテクノロジープラットフォーム利用成果発表会
  • 招待講演
• [学会発表] 大気中の酸化鉄凝集粒子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 足立光司
  • 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] バイオマス燃焼から生じたエアロゾル粒子の航空機観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 足立光司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] 主要な金属大気エアロゾルとしてのナノ凝集体酸化鉄粒子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 足立光司、茂木 信宏、吉田 淳、大畑 祥
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] Mixing States of Light-absorbing Particles Measured Using a Transmission Electron Microscope and a Single-particle Soot Photometer in Tokyo, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: K Adachi, N Moteki, Y Kondo, Y Igarashi
  • 学会等名: American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] 森林火災から発生するエアロゾル粒子 (2016)
  • 著者名/発表者名: 足立光司
  • 学会等名: 第33回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2016-08-31
• [学会発表] Abundance and formation of tar ball particles from biomass burning (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, A. J. Sedlacek III, L. Kleinman, P.R. Buseck
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Tar ball particles from biomass burning smoke (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouji Adachi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会