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

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480138
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 笠原 三紀夫 京都大学, 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, 工学研究科, 助手 ; 山本 浩平 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (10263154) ; 東野 達 京都大学, 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 / 冷却化効果 / 放射強制力 / 散乱係数 / 吸収係数 / 相対湿度

研究概要

1.大気エアロゾル粒子の性状特性:大気エアロゾルを黄砂時、夏期スモッグ時、冬期高濃度時など異なる環境条件下で捕集し、粒径,化学組成,濃度を中心にその性状特性を調べた。総質量及び化学成分別粒度分布は3つのタイプで表される。含炭素粒子(元素状炭素:EC,有機炭素:OC)は放射収支に重要な役割を果たすが,EC/OC比の長期平均値は0.8で、一般にはOC>ECであったが、冬期にはEC濃度が増加しECとOCは同程度となった。ECの90%以上は粒径2.5μm以下で,かつその半分近くが0.15μm以下の超微細粒子であった。Micro-PIXE分析により個々の粒子の化学的混合状態を調べ、多変量解析を用い各粒子の発生源や粒子群の特性を明らかにした。
2.粒子性状と放射特性:名古屋〜京都上空で各種エアロゾル、太陽放射、散乱係数等の飛行機観測、及び白浜でのバックグランド観測を実施した。また実験室的には、従来無視されてきた散乱係数に及ぼす湿度の影響を調べた。相対湿度80%時には散乱係数は乾燥時の2.2倍となり、地球温暖化/冷却化効果を評価する上で相対湿度の影響は無視できない。航空機によるエアロゾルと放射強度、散乱係数の同時観測は垂直方向の情報を与え,実測値とモデルによる放射特性(減衰係数=散乱係数+吸収係数)を検証するカラムクロージャー研究に有効であった。散乱係数の垂直プロファイル及び光学的厚みとのクロージャーは80%の一致をみた。
3.放射光透過強度・エアロゾル温暖化/冷却化モデル:太陽光がエアロゾル層を通過する際の放射収支をモデル化、本研究の対象地域におけるエアロゾルの単一散乱アルベド(散乱係数/減衰係数比):ω_oの臨界値は0.73と推定された。ω_o>0.73では冷却化効果,ω_o<0.73では温暖化効果となり、京都におけるω_o値の範囲は0.55〜0.96(17回の平均値0.79)、バックグランド地の白浜では0.51〜0.97(17回の平均値0.76)であった。

研究成果

• [文献書誌] 山本浩平: "東アジア地域における資源・人為起源硫黄化合物からの沈着量推定-雲内変質過程を考慮した長距離輸送モデルの開発と評価-"大気環境学会誌. 35,1. 21-35 (2000)
• [文献書誌] C.-J.Ma: "Characterization of wintertime atmospheric aerosols in Seoul using PIXE and supplementary analysis"J.Korean Scoiety for Atmospheric Environment. 16,E. 19-27 (2000)
• [文献書誌] C.J.Ma: "Physicochemical characteristics of single Asian dust storm particles"J.Korean Society for Atmospheric Environment. 16,E. 29-38 (2000)
• [文献書誌] R.Holler: "Aerosol single-scattering albedo determined by horizontal extinction closure"J.Aerosol Research,Japan. 15,3. 246-255 (2000)
• [文献書誌] 笠原三紀夫: "PIXE分析を応用し地球環境問題を解明する"放射線と産業. 86. 11-15 (2000)
• [文献書誌] 笠原三紀夫: "一粒一粒からみた雲粒や雨粒の物理・化学性状"環境技術. 29,11. 822-827 (2000)
• [文献書誌] 笠原三紀夫: "20世紀の大気環境"空気清浄. 38,4. 279-287 (2000)
• [文献書誌] 南斎規介: "笠原三紀夫:産業連関表を用いたわが国における人為起源の粒子状物質排出量の推計と解析"エアロゾル研究. 15,4. 353-363 (2000)
• [文献書誌] C.J.Ma: "Characterization of the Winter Atmospheric Aerosols in Kyoto and Seoul Using PIXE and EAS Analyses"Atmospheric Environment. 35,4. 747-752 (2001)
• [文献書誌] 笠原三紀夫: "Bio-PIXEその理論と応用、環境科学への応用:大気粉じん中微量元素測定とその意義"RADIOISOTOPES. 50. 24-30 (2001)
• [文献書誌] C.-J.Ma: "Characterization of Single Particles and Bulk Aerosol Samples in Japan During the Asian Dust-storm Period"Atmospheric Environment. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] M.Kasahara: "Preliminary studies on applications of micro-PIXE to atmospheric aerosols"Nuclear Instruments and Method B. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] M.Kasahara: "Nucleation and Atmospheric Aerosols 2000"Fixation and chemical analysis of single liquid particle. 736-739 (2000)