大気エアロゾル粒子の性状と地球温暖化/冷却化への影響

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480138
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 笠原 三紀夫 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 教授 (80027143)
• 研究分担者: 吉田 紘二 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 ; 山本 浩平 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助手 (10263154) ; 東野 達 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助教授 (80135607)
• キーワード: 大気エアロゾル / 物理・化学性状 / 元素状炭素 / 地球温暖化 / 冷却化響 / 放射強制力 / 散乱係数 / 湿度 / ネフェロメータ

研究概要

本年度は下記の3課題について検討した。
1.大気エアロゾル粒子の性状特性の把握:エアロゾル粒子の大気環境に及ぼす影響を解明するためには、粒子の物理・化学的性状の把握が不可欠である。大気エアロゾルを各種気象・環境条件下で分級捕集し、その物理的(粒径、水溶性)、化学的(元素成分、イオン成分)性状を調べた。試料はバルクとしての平均的性状と共に、Micro-PIXE法を新たに導入し、個別の粒子性状をも調べ粒子一つ一つの混合状態を明らかにした。元素別およびイオン別の粒度分布は3つのタイプに分かれること、粒度分布の化学的混合状態は粒子ごとに異なること、化学組成により水溶性は大きく異なること、などを明らかにした。
2.粒子性状と放射強制力の測定:直達光強度、散乱光強度など各種放射強度を、また同時にエアロゾル粒子の性状を測定し、放射強制力を推算した。京都市における長期平均的な放射強制力は-1.5W/cm^2となり、エアロゾル粒子の冷却化効果を定量的に示した。一方、名古屋市における冬期の測定では、+3.3W/cm^2となり温暖化効果を示した。名古屋市で放射強制力がプラスとなったのは、光を吸収する元素状炭素が全粒子の約50%を占めたことに起因しているものと考えられる。なお、名古屋大学の協力を得て、2000年3月に飛行機、ライダーを利用して粒子性状および光散乱係数(ネフェロメーターによる)の垂直プロファイルを調査した。
3.光散乱係数に及ぼす湿度依存性:エアロゾルの地球温暖化/冷却化に関連する重要な因子として光散乱係数がある。散乱係数は粒子の化学的組成や粒径、光の波長等に依存するが、湿度の依存性に関する知見は乏しい。相対湿度がおよそ80%以上となると、光散乱係数は著しく増大することが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] M.Kasahara,T.Chatani,S.Tohno,R.Holler: "Physical and chemical characteristics of atmospheric aerosols in Kyoto"J. Aerosol Science. 30,S1. S257-S258 (1999)
• [文献書誌] M.Kasahara,S.Tohno,S.Akashi,C.J.Ma: "Single particle analysis - Its importance in aerosol research?"Abstracts of First Asia Aerosol Conference. 136-137 (1999)
• [文献書誌] R.Holler,M.Kasahara,K.Gotoh,Y.Iwasaka: "A study on the relationship of potical and chemical aerosol properties at Nagoya"Abstracts of First Asia Aerosol Conference. 241-242 (1999)
• [文献書誌] K.C.Choi,E.C.Jeon,S.D.Kim,M.Kasahara,S.Tohno: "Ionic composition of PM10, PM2.5 data collected in Pusan"Abstracts of First Asia Aerosol Conference. 302-303 (1999)
• [文献書誌] M.Kasahara,C.J.Ma,S.Tohno: "Characterization of atmospheric aerosols using PIXE, EAS and IC"Extended Abstracts of PM2000: Particulate Matter and Health. 36-37 (2000)
• [文献書誌] 安座間信暁,南齋規介,東野達,笠原三紀夫: "粒子状大気汚染物質の起源別排出量の推定と解析"第16回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集. 129-134 (2000)
• [文献書誌] Mikio Kasahara: "Analytical Chemistry of Aerosols (分担執筆)"Lewis Pubisher. 486(145-171) (1999)