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可搬型雲チャンバーの設計開発と山岳観測による雲粒の混合相微物理・化学過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K17465
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

梶野 瑞王  気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (00447939)

研究分担者 岩田 歩  気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 研究官 (30827340)
猪俣 敏  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主席研究員 (80270586)
藍川 昌秀  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (90446815)
研究期間 (年度) 2023-06-30 – 2029-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2028年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2027年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2026年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2025年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード数値モデル開発 / 実験装置開発 / 野外観測 / 室内実験 / 氷晶核活性 / 雲内化学反応 / エアロゾル雲相互作用 / 可搬型雲チャンバー / 混合相雲微物理 / 混合相雲化学 / 大気化学
研究開始時の研究の概要

エアロゾルと雲の相互作用過程の中でも「氷晶核活性」と「雲内化学反応」はとりわけ未解明な点が多い。これらは上空の現象であるが、そのプロセス研究は「雲生成チャンバー」や「光化学チャンバー」など地上のラボで実施される。この空間的解離を埋めるために、本研究では、エアロゾルが雲に供給される入り口となる雲底の代表的高度に山頂をもつ孤立峰に設置するための小型の雲・エアロゾルの物理・化学実験装置「可搬型雲チャンバー」を設計・開発し、実際の雲粒を活用して上空で変質実験を実施することにより、「雲粒はいつどのようにして凍るのか」「雲水・雲氷粒子の化学的役割とは」という雲科学の未解明問題の解決を目指す。

研究実績の概要

可搬型雲チャンバーのテフロン線による液滴のトラップ部分および捕集サンプルのオートチェンジャー部分を開発した。筑波山頂において氷晶核活性の測定のための顕微鏡試料の捕集装置を開発し、観測を開始した。また雲内化学反応の測定のために霧水サンプラーによる雲水の捕集と化学成分分析の観測を実施した。そのほか、数値モデルは氷晶核活性に関しては、ブラックカーボンと鉱物ダストによる氷晶核活性化を実装し、鉱物ダストによる氷晶核活性が雲・降水機構に及ぼす影響について数値解析を行った。また、雲内化学反応については、その酸化反応に関する触媒として重要視される鉄イオンや銅イオンに関するシミュレーション技術を確立した。実験・観測については、エアロゾル帯電測定技術や顕微鏡分析技術の開発、反応性窒素・有機窒素化合物の観測技術、西日本観測地点である北九州市での観測研究、についてそれぞれ成果発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

装置の大まかな設計は終了し開発に着手した。また数値モデル開発、観測地点であるつくば市、北九州市における実験・観測的研究も順調に進行している。論文成果も数報あがった。

今後の研究の推進方策

引き続き、装置開発、数値モデル開発、実験・観測的研究を継続する。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] インド工科大学デリー校/物理研究所(PRL)/バナラスヒンディ大学(インド)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベルリン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 大学共同利用大気システム研究所(LISA)/パリ大学東クリテイユ校/クレルモンオーベルニュ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical simulation of IL-8-based relative inflammation potentials of aerosol particles from vehicle exhaust and non-exhaust emission sources in Japan2024

    • 著者名/発表者名
      Kajino Mizuo、Kayaba Satoko、Ishihara Yasuhiro、Iwamoto Yoko、Okuda Tomoaki、Okochi Hiroshi
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment: X

      巻: 21 ページ: 100237-100237

    • DOI

      10.1016/j.aeaoa.2024.100237

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved continuous measurement system for atmospheric total peroxy and total organic nitrate under the high NO<i>x</i> condition2024

    • 著者名/発表者名
      Ohara Nagomi、Shioji Takahiro、Matsumoto Jun、Inomata Satoshi、Sakamoto Yosuke、Kajii Yoshizumi、Shiigi Hiroshi、Sadanaga Yasuhiro
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 95 号: 4

    • DOI

      10.1063/5.0172219

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Key Factors Controlling Number Concentrations of Non-charged Particles: An Experimental Study2024

    • 著者名/発表者名
      Mori Tatsuhiro、Iwata Ayumi、Tabata Ryoya、Okuda Tomoaki
    • 雑誌名

      Aerosol and Air Quality Research

      巻: 24 号: 4 ページ: 220382-220382

    • DOI

      10.4209/aaqr.220382

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential Impacts of Energy and Vehicle Transformation Through 2050 on Oxidative Stress‐Inducing PM<sub>2.5</sub> Metals Concentration in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Kayaba Satoko、Kajino Mizuo
    • 雑誌名

      GeoHealth

      巻: 7 号: 10

    • DOI

      10.1029/2023gh000789

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential Impact of Battery Electric Vehicle Penetration and Changes in Upstream Process Emissions Assuming Night‐Charging on Summer O<sub>3</sub> Concentrations in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Kayaba Satoko、Kajino Mizuo
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 128 号: 11

    • DOI

      10.1029/2022jd037578

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A numerical study of lightning-induced NOx and formation of NOy observed at the summit of Mt. Fuji using an explicit bulk lightning and photochemistry model2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yousuke、Kajino Mizuo、Hayashi Syugo、Wada Ryuichi
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment: X

      巻: 18 ページ: 100218-100218

    • DOI

      10.1016/j.aeaoa.2023.100218

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatiotemporal Variations in Summertime Arctic Aerosol Optical Depth Caused by Synoptic‐Scale Atmospheric Circulation in Three Reanalyses2023

    • 著者名/発表者名
      Yamagami A.、Kajino M.、Maki T.、Toyoda T.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 128 号: 22 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1029/2022jd038007

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Very high particulate pollution over northwest India captured by a high-density in situ sensor network2023

    • 著者名/発表者名
      Singh Tanbir、Matsumi Yutaka、Nakayama Tomoki、Hayashida Sachiko、Patra Prabir K.、Yasutomi Natsuko、Kajino Mizuo、et al.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-39471-1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Airborne hydrophilic microplastics in cloud water at high altitudes and their role in cloud formation2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Yize、Okochi Hiroshi、Tani Yuto、Hayami Hiroshi、Minami Yukiya、Katsumi Naoya、Takeuchi Masaki、Sorimachi Atsuyuki、Fujii Yusuke、Kajino Mizuo、Adachi Kouji、Ishihara Yasuhiro、Iwamoto Yoko、Niida Yasuhiro
    • 雑誌名

      Environmental Chemistry Letters

      巻: 21 号: 6 ページ: 3055-3062

    • DOI

      10.1007/s10311-023-01626-x

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of adhesivity of organic enriched sea spray aerosols by atomic force microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Ono Kohei、Iwata Ayumi、Fukuma Takeshi、Iwamoto Yoko、Hamasaki Koji、Matsuki Atsushi
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 294 ページ: 119468-119468

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2022.119468

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Daily-Basis Observation of Gaseous Mercury (Hg0) Concentrations in an Industrialized City in Japan and Introducing Two New Parameters to Evaluate the Risks of Gaseous Mercury2023

    • 著者名/発表者名
      Takata Nami、Kamo Taisei、Iwamoto Yuta、Aikawa Masahide
    • 雑誌名

      Water, Air, &amp; Soil Pollution

      巻: 234 号: 9

    • DOI

      10.1007/s11270-023-06578-0

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 低高度孤立峰を利用した多角的観測に基づく非線形気象化学過程のシームレスな理解2023

    • 著者名/発表者名
      梶野瑞王
    • 学会等名
      2023年度 日本地球化学会 第70回年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 気象庁 気象研究所 研究者一覧

    • URL

      https://www.mri-jma.go.jp/Member/researcher.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 国立環境研究所 猪俣 敏

    • URL

      https://www.nies.go.jp/researchers/100100.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 北九州市立大学 藍川 昌秀

    • URL

      https://www.kitakyu-u.ac.jp/env/faculty/d-energy/introduction/masahide-aikawa.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-07-04   更新日: 2024-12-25  

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