| 研究課題/領域番号 |
19KK0289
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分63010:環境動態解析関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 (2023)
東京大学 (2019-2022) |
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研究代表者 |
茂木 信宏 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (20507818)
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| 研究期間 (年度) |
2019 – 2023
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
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| キーワード | エアロゾル / 黒色炭素 / 鉱物ダスト / 光散乱 / 海洋微粒子 / 装置開発 / 微粒子測定 / 大気微粒子 / 海洋懸濁粒子 / 観測装置 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本国際共同研究では、基課題研究にて発明した新たな微粒子測定法を、実際の大気微粒子や海洋微粒子の観測に実用化するための基礎固めをする。そのために、大気・海洋の観測研究で世界をリードしている米国海洋大気庁NOAAの地球システム研究所ESRLに１年間滞在し、地上や航空機において安定して連続観測できる装置の共同開発を行う。またNOAAなどが所有・開発してきている他の最先端の測定手法と組み合わせることにより、微粒子を多角的に測定する複合測定・データ解析手法の開発も行う。
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| 研究実績の概要 |
NOAAの研究者・技術者と協力し、液相中または気相中に分散する微粒子の中から鉱物ダスト粒子を選択的に検出して定量できるようにするために、これまでに独自の汎用粒子分析法として開発をすすめてきた「複素散乱振幅センシング法」に対して以下の2点の改良を施した。（１）直交する2つの偏光成分ごとに前方散乱波の複素散乱振幅を検出する光学系・検出器を設計・開発した。この改良により、鉱物ダスト粒子の非球形度の情報を得ることが可能となり、粒子種の判別能力が大きく向上した。（２）前方散乱波の検出と同時に、後方散乱波を低コヒーレンスマイケルソン干渉計で検出するシステムを開発した。このシステムにより、ビーム中を横断する粒子の光軸方向の位置を±10マイクロメートル;の精度で決定することが可能となった。この技術により、液相中だけでなく気相中の粒子についても、各偏光の複素散乱振幅を±5%の誤差で測定することが可能となった。また、ナノ粒子の凝集体形状の非球形粒子について、複素散乱振幅の観測データから粒子の複素屈折率を推定するベイズ統計アルゴリズムを開発した。その手法を従来版の複素散乱振幅センシング法を用いて2022年夏に取得された西部北太平洋上の大気エアロゾル観測のデータに適用することで、大気中のブラックカーボン粒子の複素屈折率の制約に初めて成功した。観測的制約に基づく新たな推奨値1.95+0.96iを用いることで、従来の仮定値1.95+0.79iを用いた場合に比べて、ブラックカーボン単位質量当たりの光吸収が16%程度大きくなると見積もられた。この成果論文は米国エアロゾル学会のAerosol Science Technology誌において年間アクセス数第1位となった。
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