| 研究課題/領域番号 |
14048201
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
太田 幸雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00100058)
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| 研究分担者 |
村尾 直人 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00190869)
山形 定 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80220242)
佐野 到 近畿大学, 理工学部, 講師 (10247950)
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| キーワード | 大気エアロゾルの間接効果 / 雲粒の生成・成長実験 / 立坑による実規模実験 / 水溶性エアロゾル / 雲核 / 活性化 / 大気乱流 / トゥーミイ効果 |
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| 研究概要 |
本年度は、釜石鉱山の日峰中央立坑(縦5.5m、横3m、深さ430m)において、水溶性の硫酸エアロゾルおよび塩化アンモニウムエアロゾルによる雲粒の生成・成長の実規模実験を行い、その結果から雲粒生成・成長に及ぼす各パラメータの寄与を求めた。すなわち、立坑底部に導入した直後のエアロゾルと、雲底から高さ100mまでの5点の各高度での、不活性エアロゾルおよび生成された雲粒の粒径分布を測定した。その結果、まずエアロゾル数の減少と、それに伴う雲粒の発生・成長を確認した。立坑下部から導入するエアロゾルの数濃度を3段階に変化させ、上昇流速も2段階に変化させて、これらが雲の生成・成長過程に及ぼす影響を評価した。これまでの室内実験研究等では、粒径が0.1μm以下のエアロゾルはかなり高い過飽和度でなければ活性化しなかったが、今回の実規模実験では粒径が0.1μm以下の小さいエアロゾルが雲粒の核として活性化していた。これは大気中に過飽和度が部分的に非常に高い領域があったためと考えられる。一方、これまで通常は活性化すると思われていた粒径0.5μm程度の大きなエアロゾルについて不活性なものが存在していた。これは、大気中に存在する乱流運動により、熱および水蒸気の上方および下方輸送が生じているためであり、その結果、過飽和度が水平方向に不均一となり、そのため、実規模の立坑内大気中において、活性化するエアロゾルの粒径が、幅の広いものになったものと考えられる。これは、本立坑での実規模実験により、初めて明らかにされたものである。
生成された雲粒については、エアロゾル数の増加に伴って、雲粒の平均粒径は減少するが雲粒数が増加しており、雲粒生成の初期段階からいわゆるトゥーミイ効果が確認された。また、これらの立坑実験結果を基に、エアロゾルの濃度が増加した場合に生成される層雲系の雲の雲粒数濃度の予測式を、初めて作成した。
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