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既存の温暖化予測モデルGCM)においては大気・海洋間での炭酸ガスの交換速度の評価に真水と海水の炭酸ガスの液側物質移動係数に及ぼす効果の違いが考慮されていない。しかし、海洋のように乱流状態で流れる液側への炭酸ガスの吸収あるいは放散の場合、物質移動係数が真水の場合と海水の場合とで如何に変化するかを明らかにすることは極めて重要である。そこで、本研究では、振動格子乱流水槽を用いた炭酸ガスの吸収実験を行うことにより物質移動係数に及ぼす海水の効果とその効果を生む原因が何かを徹底的に究明することを目的とした。今年度は、乱流水槽を用いた海水および真水への炭酸ガスの吸収実験を行い、炭酸ガスの液側物質移動係数を測定した。
その結果、物質移動速度は安定な崩れのない気液界面に対しては海水の場合は真水の場合に比べて約50%の値になり、界面を強制的に崩壊させた場合には差がなくなることを明らかにした。また、自然海水特有のプランクトン等の汚れや水道水に含まれる汚れ等は物質移動速度に影響しないことが明らかになった。また、炭酸ガス特有の解離の効果も問題とならないことが明らかになった。純水、自然海水、人工海水、食塩水等を用いたガス吸収実験によりこの原因を究明中であり、現在のところ気液界面に存在する界面活性物質の効果が主因であることが明らかになりつつある。来年度は渦セルモデルと呼ぶ表面更新モデルに基づいた数値計算を併用してこの効果を明らかにする予定である。
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