雲・エアロゾルを介した中緯度大気海洋相互作用

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用ｈｏｔｓｐｏｔ
• 研究課題/領域番号: 19H05699
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小池 真 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00225343)
• 研究分担者: 鈴木 健太郎 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (00396946) ; 茂木 信宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20507818) ; 川合 秀明 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (40601688) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (50549508) ; 金谷 有剛 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), センター長 (60344305) ; 當房 豊 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (60572766) ; 岩渕 弘信 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80358754)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: エアロゾル / 下層雲 / 北太平洋 / 航空機観測 / 船舶観測

研究実績の概要

本計画研究の目的は、西部北太平洋などの下層雲の変動を、海表面温度（SST）を含む気象場および海洋からのエアロゾル供給などの観点から、他の海域の下層雲との対比を含めて明らかにすることである。(i)現場観測研究、(ii)衛星データ・客観解析データの解析、(iii)数値モデル計算の３つの研究により実施してきている。
現場観測研究では、2022年7-8月に北海道東方沖において実施した航空機と船舶からのエアロゾルと雲の観測結果の解析を行った。船舶観測では、海水中の非水溶性の微粒子の化学種別の個数濃度や粒径分布を取得することに成功した。これらは大気中に放出されると氷晶核として働く可能性のある粒子である。また航空機観測からは、この時期・場所で水雲粒子を形成するエアロゾル（雲凝結核）の多くは、海洋起源ではなく人為起源を含む陸起源のものであることがしめされた。さらに気象場に応じた下層雲の鉛直構造の変化も明らかとなった。このように、本観測からは、同海域のエアロゾルと雲微物理の基本的な描像を得ることができた。
衛星データ解析では、GCOM-Cの多波長観測から様々な雲微物理特性を包括的に推定する手法を確立した。さらに導出された雲微物理量に基づいた放射伝達計算により、放射収支を大気上端とともに地表面で定量化した。
数値モデル研究では、温暖化に伴う中緯度海洋上の下層雲量の変化による地表面に入射する太陽放射の変化を調べた。その際、雲量、雲水量、放射冷却効果などの高度分布を詳細に求める手法を開発した。また2022年度の船舶および航空機からの観測によって得られた知見に基づき、海洋起源のエアロゾルの寄与を評価した。この結果、雲凝結核に対する海洋起源エアロゾルの
以上のように本研究では、西部北太平洋などの下層雲の変動を、現場観測研究、衛星データの解析、数値モデル計算により総合的に明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

〇アウトリーチ的講演:雲の話、天気予報の話、地球温暖化の話, 出前授業（船橋市立船橋中学校）, 2023年11月, 船橋
川合秀明, 地球温暖化シミュレーション　－かけがえのない地球の未来を想像する―, 【第24回環境展特別企画】気象庁気象研究所協力講座, 2023年11月, 法政大学, 市ヶ谷

研究成果

• [国際共同研究] リール大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: リール大学
• [国際共同研究] IIASA(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: IIASA
• [雑誌論文] Responses of Simulated Arctic Mixed-Phase Clouds to Parameterized Ice Particle Shape (2024)
  • 著者名/発表者名: Ong Chia Rui、Koike Makoto、Hashino Tempei、Miura Hiroaki
  • 雑誌名: Journal of the Atmospheric Sciences 巻: 81 ページ: 125～152
  • DOI: 10.1175/JAS-D-23-0015.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Factors Contributing to Historical and Future Trends in Arctic Precipitation (2024)
  • 著者名/発表者名: Yukimoto S.、Oshima N.、Kawai H.、Deushi M.、Aizawa T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 51 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2023GL107467
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roles of marine biota in the formation of atmospheric bioaerosols, cloud condensation nuclei, and ice-nucleating particles over the North Pacific Ocean, Bering Sea, and Arctic Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Kawana Kaori、Taketani Fumikazu、Matsumoto Kazuhiko、Tobo Yutaka、Iwamoto Yoko、Miyakawa Takuma、Ito Akinori、Kanaya Yugo
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 24 ページ: 1777～1799
  • DOI: 10.5194/acp-24-1777-2024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Observationally constrained analysis of sulfur cycle in the marine atmosphere with NASA ATom measurements and AeroCom model simulations (2024)
  • 著者名/発表者名: Bian Huisheng、Chin Mian、Colarco Peter R.、Apel Eric C.、Blake Donald R.、Froyd Karl、Hornbrook Rebecca S.、Jimenez Jose、Jost Pedro Campuzano、Lawler Michael、Liu Mingxu、Lund Marianne Tronstad、Matsui Hitoshi、Nault Benjamin A.、Penner Joyce E.、Rollins Andrew W.、Schill Gregory、Skeie Ragnhild B., Et al
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 24 ページ: 1717～1741
  • DOI: 10.5194/acp-24-1717-2024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Black carbon scavenging by low-level Arctic clouds (2023)
  • 著者名/発表者名: Zieger Paul、Heslin-Rees Dominic、Karlsson Linn、Koike Makoto、Modini Robin、Krejci Radovan
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 5488
  • DOI: 10.1038/s41467-023-41221-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining the complex refractive index of black carbon particles using the complex forward-scattering amplitude (2023)
  • 著者名/発表者名: Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Yoshida Atsushi、Adachi Kouji
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 57 ページ: 678～699
  • DOI: 10.1080/02786826.2023.2202243
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 気候に関わる成層圏エアロゾル研究の最前線 (2023)
  • 著者名/発表者名: 茂木信宏
  • 雑誌名: Japan Geoscience Letters 巻: 19,No3 ページ: -
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Regionally sourced bioaerosols drive high-temperature ice nucleating particles in the Arctic (2023)
  • 著者名/発表者名: Pereira Freitas Gabriel、Adachi Kouji、Conen Franz、Heslin-Rees Dominic、Krejci Radovan、Tobo Yutaka、Yttri Karl Espen、Zieger Paul
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 5997
  • DOI: 10.1038/s41467-023-41696-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Composition and mixing state of individual aerosol particles from northeast Greenland and Svalbard in the Arctic during spring 2018 (2023)
  • 著者名/発表者名: Adachi Kouji、Tobo Yutaka、Oshima Naga、Yoshida Atsushi、Ohata Sho、Krejci Radovan、Massling Andreas、Skov Henrik、Koike Makoto
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 314 ページ: 120083～120083
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2023.120083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of a method to quantify the number concentrations of submicron water-insoluble aerosol particles based on filter sampling and complex forward-scattering amplitude measurements (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohata Sho、Moteki Nobuhiro、Kawanago Hikaru、Tobo Yutaka、Adachi Kouji、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 57 ページ: 1013～1030
  • DOI: 10.1080/02786826.2023.2223387
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dominant Role of Arctic Dust With High Ice Nucleating Ability in the Arctic Lower Troposphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai Kei、Matsui Hitoshi、Tobo Yutaka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2022GL102470
  • DOI: 10.1029/2022GL102470
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Emissions Model Intercomparison Project (Emissions-MIP): quantifying model sensitivity to emission characteristics (2023)
  • 著者名/発表者名: Ahsan Hamza、Wang Hailong、Wu Jingbo、Wu Mingxuan、Smith Steven J.、Bauer Susanne、Suchyta Harrison、Olivi? Dirk、Myhre Gunnar、Matsui Hitoshi、Bian Huisheng、Lamarque Jean-Fran?ois、Carslaw Ken、Horowitz Larry、Regayre Leighton、Chin Mian、Schulz Michael、Skeie Ragnhild Bieltvedt、Takemura Toshihiko、Naik Vaishali
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 23 ページ: 14779～14799
  • DOI: 10.5194/acp-23-14779-2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Morphological features and water solubility of iron in aged fine aerosol particles over the Indian Ocean (2023)
  • 著者名/発表者名: Ueda Sayako、Iwamoto Yoko、Taketani Fumikazu、Liu Mingxu、Matsui Hitoshi
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 23 ページ: 10117～10135
  • DOI: 10.5194/acp-23-10117-2023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Applying the Complex Amplitude Sensor to Determine Size Distribution of the Suspended Particulate Matter in the Surface Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, A.,Tobo,Y., Adachi, K.,Moteki, N.,Kawai, Y.,Koike,M.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 気候モデルを用いたINPの気候影響の解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 井村裕紀, 鈴木健太郎
  • 学会等名: エアロゾル・雲・降水に関する研究集会, 国立極地研究所
• [学会発表] 衛星シミュレータを用いた氷晶核の気候影響評価 (2024)
  • 著者名/発表者名: 井村裕紀, 鈴木健太郎
  • 学会等名: GPMおよび衛星シミュレータ合同研究集会
• [学会発表] 亜熱帯の下層雲は夏の亜熱帯高気圧を強めるか？ (2024)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 神代剛
  • 学会等名: エアロゾル・雲・降水に関する研究集会
• [学会発表] 地球温暖化すると下層雲は増えるか？減るか？ (2024)
  • 著者名/発表者名: 神代 剛, 川合秀明, 野田 暁
  • 学会等名: 2023年度エアロゾル・雲・降水に関する研究集会
• [学会発表] 2022年夏季の北海道沖における船舶・航空機同時観測における大気エアロゾル物理化学計測の相互比較 (2024)
  • 著者名/発表者名: 宮川拓真、大畑祥、吉田淳、宮崎雄三、持田陸宏、茂木信宏、金谷有剛、川合義美、小池真
  • 学会等名: 海と地球のシンポジウム2023
• [学会発表] 北太平洋～ベーリング海～北極海における氷晶核粒子の粒径分布の船舶観測 (2024)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2023年度 エアロゾル・雲・降水に関する研究集会
• [学会発表] A polarization-resolved sensor of complex forward-scattering amplitude for inline measurements of mineral dust and other particles (2023)
  • 著者名/発表者名: Moteki, N., Adachi, K.
  • 学会等名: AGU annual meeting, San Fransisco, CA, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] 全球気候モデルを用いた氷晶核が混合相雲および気候に及ぼす影響の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井村裕紀, 鈴木健太郎
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] Analysis of cloud microphysical structures and radiative effects using GCOM-C/SGLI multi-wavelength measurements (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T. M. and K. Suzuki
  • 学会等名: The 2023 University Allied Workshop on Changing Climate
  • 国際学会
• [学会発表] What determines earth system model performance? Physics or …? (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., K. Yoshida, T. Koshiro, and S. Yukimoto
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Estimated cloud-top entrainment index explains positive low-cloud-cover feedback (2023)
  • 著者名/発表者名: Koshiro, T., H. Kawai, and A. T. Noda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Importance of Minor-Looking Treatments for Clouds in GCMs (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., K. Yoshida, T. Koshiro, and S. Yukimoto
  • 学会等名: CFMIP Meeting on Clouds, Precipitation, Circulation, and Climate Sensitivity
  • 国際学会
• [学会発表] 雲フィードバックの鉛直プロファイル解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 全球気候モデルにおけるマイナーに見える取り扱いの重要性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 吉田康平, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: JpGU meeting 2023
• [学会発表] 全球気候モデルにおけるマイナーに見える取り扱いの重要性 ―Part 2 雲関係― (2023)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 吉田康平, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度春季大会
• [学会発表] ひまわり８号の赤外分光イメージングによる気温と湿度の三次元分布の推定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岩渕弘信、山下尭也
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] Integration of observations and numerical models to elucidate emissions and processes controlling aerosols and ozone over the Asia-Pacific region (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanaya Yugo
  • 学会等名: 2023 International Conference on CMAS-Asia-Pacific, Saitama
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 気候変動の大気物質科学：IPCC AR6 評価報告書からの最新知見 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金谷有剛
  • 学会等名: 第４５回 教師のための化学教育講座
  • 招待講演
• [学会発表] Long-term black carbon observations on Fukue Island, Japan revealed rapid emission reduction from China and dominance of residential sector (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanaya Y, Yamaji K, Miyakawa T, Taketani F, Zhu C, Choi Y, Ikeda K, Tanimoto H, Yamada D, Narita D, Kondo Y, Klimont Z
  • 学会等名: Acid Rain 2020 (Niigata, Japan)
  • 国際学会
• [学会発表] Improved estimation of black carbon emissions from East Asia in the context of long-range transport to the Arctic (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanaya Yugo , Yamaji Kazuyo, Kinase Takeshi , Miyakawa Takuma, Taketani Fumikazu, Zhu Chunmao, Choi Yongjoo, Sekiya Takashi , Ikeda Kohei , Tanimoto Hiroshi , Yamada Daichi , Narira Daiju, Kondo Yutaka , Klimont Zbigniew, Kim Yongwon , Takigawa Masayuki
  • 学会等名: 5th PACES Open Science Meeting, Helsinki
  • 国際学会
• [学会発表] Diagnosis of sea-spray aerosol concentrations in the marine boundary layer using Reynolds number of the ocean wave (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, Y., Taketani, F., Tobo, Y., Takigawa, M., Kinase, T., Kanaya, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] 夏季の北海道沖における船舶・航空機同時観測における大気エアロゾル物理化学計測の相互比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮川拓真、大畑祥、吉田淳、宮崎雄三、持田陸宏、茂木信宏、金谷有剛、川合義美、小池真
  • 学会等名: 新学術領域研究「変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用hotspot」第5回領域全体会議
• [学会発表] Distinctive changes in natural aerosols capable of ice nucleation likely linked to the climate and ecosystems in Svalbard (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Kawai, K., Matsui, H., Ohata, S., Oshima, N., Kondo, Y., Hermansen, O., Inoue, J., Koike, M.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Annual cycle of aerosols capable of ice nucleation and its relationship with the climate system and terrestrial ecosystems in Svalbard (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Matsui, H., Kawai, K., Ohata, S., Kondo, Y., Hermansen, O., Inoue, J., Uchida, M., Koike, M.
  • 学会等名: Svalbard Science Conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Possible factors influencing the variation of atmospheric ice nucleating particles in the Arctic lower troposphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y.
  • 学会等名: SOLAS Seminar VII
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantifying the role of microphysical properties and processes on the global distribution and radiative effects of black carbon (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 学会等名: AGU Annual Meeting 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 夏季の西部北太平洋上空における 鉱物ダストの粒径別数濃度の航空機観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大畑祥 , 茂木信宏 , 當房豊 , 足立光司 , 松井仁志 , 北和之 , 森樹大 , 吉田淳 , 小池真
  • 学会等名: 大気化学討論会
• [学会発表] グリーンランド南東部アイスコアの黒色炭素濃度測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 上田紗也子, 大畑祥, 飯塚芳徳, 的場澄人, 関宰,松井仁志、近藤豊、小池真
  • 学会等名: 大気化学討論会
• [学会発表] Black carbon deposition in Northeast Greenland over the past 350 years (2023)
  • 著者名/発表者名: Goto-Azuma Kumiko , Fukuda Kaori, Ogata Jun, Komuro Yuki, Hirabayashi Motohiro, Nakazawa Fumio, Oyabu Ikumi , Kitamura Kyotaro, Fujita Shuji, Moteki Nobuhiro, Mori Tatsuhiro, Ohata Sho, Kondo Yutaka , Koike Makoto , Oshima Naga, Yonekura Ayaka , Ogawa-Tsukagawa Yoshimi , Kawamura Kenji, Aoki Teruo, Et al.
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム、国立極地研究所
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランド北東部における産業革命以後のブラックカーボンと硫酸塩エアロゾルの経年変動 :アイスコア連続融解分析装置（CFA）によるEGRIP浅層アイスコアの高時間分解能分析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 東久美子，福田かおり, 平林幹啓, 尾形純, 小室悠紀, 中澤文男, 大藪幾美, 北村享太郎, 藤田秀二, 茂木信宏, 森樹大, 大畑祥, 近藤豊, 小池真, 栗田直幸, 塚川佳美, 川村賢二, Rasmussen, S. O., Sinnl, G., Popp, T. J., Dahl-Jensen, D.
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] Temperature dependence of precipitating ice particle number concentrations of Arctic mixed-phase clouds observed by continuous ground-based measurements (2023)
  • 著者名/発表者名: Koike, M., Saito, T., Tobo, Y., Ebell, K., Moteki, N., Ohata, S., Mori, T., Yoshida, A., Adachi, K., Baumgardner, D., Ong, C. R., and Hashino, T.
  • 学会等名: The 28th IUGG, Berlin
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term observations of black carbon scavenging in low-level Arctic clouds (2023)
  • 著者名/発表者名: Zieger, P., Heslin-Rees, D., Karlsson, L., Koike, M., Modini, R., and Krejci, R.
  • 学会等名: The 28th IUGG, Berlin
  • 国際学会
• [学会発表] 2022年夏の北海道東方沖での航空機観測の概要 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小池真, 茂木信宏, 大畑祥, 當房豊, 北和之, 足立光司, 持田陸宏, 森樹大
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 未来の学術振興構想への提案「有人・無人航空機による気候・地球システム科学研究の推進」について (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋暢宏, 小池真
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 夏季北海道東方沖での航空機観測で推定された低層雲内でのBC湿性沈着割合 (2023)
  • 著者名/発表者名: 栗原佳宏, 北和之, 南尾健太, 茂木信宏, 森樹大, 斎藤天眞, 近江泰吉郎, 小池真
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2023年大会
• [図書] 雲の基本的描像と放射・気候影響, 北極域の研究－その現状と将来構想― (2024)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健太郎, 川合秀明
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: 海文堂出版
• [図書] Satellite Precipitation Measurements: What Have We Learnt About Cloud‐Precipitation Processes From Space? (2023)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Maki、Braun Scott A.、Suzuki Kentaroh、Liu Guosheng、Battaglia Alessandro
  • 総ページ数: -
  • 出版者: Geophysics Monograph Series “Clouds and their climatic impacts: Radiation, Circulation, and Precipitation
• [備考]
  • URL: https://www-aos.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~koike/
• [備考]
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/ess/j/
• [備考]
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Dep/phy/phy2.html
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/yutaka.tobo/
• [備考]
  • URL: https://has.env.nagoya-u.ac.jp/~matsui/