北極の気候影響に関わるブラックカーボンの挙動の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01770
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 近藤 豊 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 特任教授 (20110752)
• 研究分担者: 小池 真 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00225343) ; 平沢 尚彦 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (10270422) ; 茂木 信宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20507818) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508) ; 東 久美子 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80202620)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 環境変動 / 気候変動 / 極地 / 地球変動予測

研究実績の概要

これまで他の研究者によりアラスカのバーローおよびスピッツベルゲンのニーオルスン(Ny-Alesund）においてブラックカーボン（BC）の長期測定が、フィルター捕集―光吸収法に基づくPSAP測定器により行われてきた。しかし、BCと共存する他のエアロゾル成分のBC測定への影響については評価されてこなかった。さらに、直接的に求まる光吸収係数をBC質量濃度に変換する際に必要な質量吸収断面積も異なった値が用いられてきた。インレットを加熱し、揮発性のエアロゾルを除去するCOSMOS測定器を用いて2013-2015年にこれらの2地点でBCの測定を3年間行ってきた。この測定に及ぼす不揮発性の海塩粒子の影響を室内実験と野外観測データから年平均で9%と推定した。さらにCOSMOS 測定値を元素状炭素測定器とレーザー誘起白熱法測定器SP2による質量濃度測定値と比較し9%程度の一致を得た。またCOSMOSの質量濃度とPSAPによる光吸収係数観測値には極めて高い相関があることを見出した。このCOSMOS-PSAP相関関係を用いて、これまでのPSAPによる光吸収係数観測値を質量濃度に変換し、BCの季節変動や長期変化を求めた。また従来の異なった測定法とCOSMOS測定法とを比較し、従来の観測法の問題を評価した。
2013年4月にニーオルスンの2地点で採取された積雪中のBC濃度を分析した。気象データを組み合わせて、降雪によるBCの沈着フラックスの時間変動を推定した。300 m高度の積雪量は10 m高度に比べ約2倍でありBCの沈着フラックスもそれに比例して約2倍であった。また積雪中BCのサイズ分布は安定していることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでアラスカのバーロー(Barrow)およびスピッツベルゲンのニーオソルスンにおける大気中のBC濃度の測定精度の評価とその観測結果については詳細な解析を行い、その内容を論文として、J. Geophys. Res.に出版した。バローとニーオルスンでこれまで採取してきた降雪・降水中のBCの分析を行なった。このように計画通り研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

バーローとニーオルスンで用いている大気中BC質量濃度測定器COSMOSの測定精度を詳細に評価した結果、COSMOSの測定精度は高いと評価されたのでこれを用いたBC観測を継続する。また、ニーオルスンでレーザー誘起白熱法によるBC測定をCOSMOSと同時に行ったので、２つの測定値を詳細に比較し、BC測定の絶対精度を評価する。今年度はカナダ環境・気候変動省と共同でアラート（Alert）の観測所（北緯82.45度）でのBC観測のためにCOSMOS測定器を設置する。
バーローとニーオルスンでこれまで採取してきた降雪・降水中のBCの分析を行なった。得られたBCの粒径雲分布・質量濃度のデータを詳細に解析してBCの湿性沈着フラックスを推定する。またニーオルスンで、箱に降雪を採集し、これまで行われてきた吹き流し（windsock）による降雪の採取を同時に行う。吹き流しは、エアロゾル濃度が高くなる傾向が指摘されている。2つの方法で採集された降雪のBC濃度を比較し、捕集後のBCへの干渉がない降雪の採集方法を確立する。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of ground-based black carbon measurements by filter-based photometers at two Arctic sites (2017)
  • 著者名/発表者名: Sinha, P. R., Y. Kondo, M. Koike, J. Ogren, A. Jefferson, T. Barrett, R. Sheesley, S. Ohata, N. Moteki, H. Coe, D. Liu, M. Irwin, P. Tunved, P. K. Quinn, and Y. Zhao
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 122 ページ: 3544-3572
  • DOI: 10.1002/2016JD2016JD025843
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] THE GLOBAL AEROSOL SYNTHESIS AND SCIENCE PROJECT (GASSP) Measurements and modelling to reduce uncertainty (2017)
  • 著者名/発表者名: Reddington, C. L., K. S. Carslaw, P. Stier, N. Schutgens, H. Coe, D. Liu , J. Allan, J. Browse, K. J. Pringle, L. A. Lee, M. Yoshioka, J. S. Johnson, L. A. Regayre, D. V. Spracklen, G. W. Mann, A. Clarke, M. Hermann, S. Henning, H Wex, T. Kristensen, R. Leaitch, U. Pöschl, D. Rose, J. Schmale, Y. Kondo,et al.
  • 雑誌名: Bull. Amer. Meteorol. Soc. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anthropogenic iron oxide aerosols enhance atmospheric heating (2017)
  • 著者名/発表者名: Moteki, N., K. Adachi, S. Ohata, A. Yoshida, T. Harigaya, M. Koike, and Y. Kondo
  • 雑誌名: Nature Comm. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 南極氷床と大気物質循環・気候 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平沢尚彦、山内恭
  • 雑誌名: 気象研究ノート 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of wet deposition on the abundance and size distribution of black carbon in East Asia, (2016)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., N. Moteki, N. Oshima, S. Ohata, M. Koike, Y. Shibano, N. Takegawa, and K. Kita
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos., 巻: 121 ページ: 4691-4712
  • DOI: 10.1002/2015JD024479
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mixing states of light-absorbing particles measured using a transmission electron microscope and a single-particle soot photometer in Tokyo, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K., N. Moteki, Y. Kondo, and Y. Igarashi
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: 121 ページ: 9153-9164
  • DOI: 10.1002/2016JD025153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A key process controlling the wet removal of aerosols: new observational evidence (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohata, S., N. Moteki, T. Mori, M. Koike, and Y. Kondo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 34113
  • DOI: 10.1038/srep34113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term observations of black carbon mass concentrations at Fukue Island, western Japan, during 2009-2015: Constraining wet removal rates and emission strengths from East Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanaya, Y., X. Pan, T. Miyakawa, Y. Komazaki, F. Taketani, I. Uno, and Y. Kondo
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 16 ページ: 10689-10705
  • DOI: 10.5194/acp-16-10689-2016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aging and removal of black carbon aerosol through transport in the boundary layer in East Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., N. Oshima, F. Taketani, Y. Komazaki, A. Yoshino, A. Takami, Y. Kondo, and Y. Kanaya
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.5194/acp-2016-570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of the melting temperature on the measurement of the mass concentration and size distribution of black carbon in snow (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinase, T., K. Kita, Y. Ogawa-Tsukagawa, and K. Goto-Azuma
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 9 ページ: 1939-1945
  • DOI: 10.5194/amt-9-1939-2016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] アラスカ積雪中のブラックカーボンの緯度分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚川佳美，東久美子，近藤豊，杉浦幸之助，大畑祥，森樹大，茂木信宏，小池真，平林幹啓，R. Dallmayr，榎本浩之
  • 雑誌名: 雪氷 巻: 78-6 ページ: 459-478
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of large-scale atmospheric circulation on marine air intrusion toward the East Antarctic coast (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, N., N. Hirasawa, S. Koga, J. Matsushita, H.-C. Steen-Larsen, V. Masson-Delmotte, and Y. Fujiyoshi
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 43 ページ: 9298-9305
  • DOI: 10.1002/2016GL070246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of air masses responsible for warm events on the East Antarctic coast (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, N., N. Hirasawa, S. Koga, J. Matsushita, H.-C. Steen-Larsen, V. Masson-Delmotte, and Y. Fujiyoshi
  • 雑誌名: SOLA 巻: 12 ページ: 307-313
  • DOI: 10.2151/sola.2016-060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancement of aerosol responses to changes in emissions over East Asia by gas-oxidant-aerosol coupling and detailed aerosol processes (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H., and M. Koike
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: 121 ページ: 7161-7171
  • DOI: 10.1002/2015JD024671
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SIGMA-Dコアにおけるブラックカーボン及びダストの変動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東久美子
  • 学会等名: 北海道大学低温研共同研究集会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-12-19 – 2016-12-21
• [学会発表] Evaluation of the black carbon measurements in the Arctic (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, P. R. Sinha, M. Koike, J. A. Ogren, A. Jefferson, T. E. Barrett, R. J. Sheesley, S. Ohata, N. Moteki, H. H. Coe, D. Liu, M. Irwin, P. Tunved, P. K. Quinn, and Y. Zhao
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: Moscone Center(San Francisco, USA)
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Mixing states of light-absorbing particles measured using a transmission electron microscope and a single-particle soot photometer in Tokyo, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, N. Moteki, Y. Kondo, and Y. Igarashi
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: Moscone Center(San Francisco, USA)
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Black carbon simulations using a size- and mixing-state-resolved three-dimensional model: Radiative effects and their uncertainties (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: Moscone Center(San Francisco, USA)
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Classification and Quantification of light-absorbing iron oxide particles using a modified single-particle soot photometer (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshida, N. Moteki, S. Ohata
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: Moscone Center(San Francisco, USA)
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Research activities on atmospheric climate forcers in the Arctic (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Koike, S. Morimoto, M. Takigawa, and ArCS ACFA Science Team
  • 学会等名: The 7th symposium on polar science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research（東京都立川市）
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of black carbon measurements in the Arctic (2016)
  • 著者名/発表者名: P. R. Sinha, Y. Kondo, M. Koike, J. A. Ogren, A. Jefferson, T. E. Barrett, R. J. Sheesley, S. Ohata, N. Moteki, H. Coe, D. Liu, M. Irwin, P. Tunved, P. K. Quinn, and Y. Zhao
  • 学会等名: The 7th symposium on polar science
  • 発表場所: National Institute of Polar Research（東京都立川市）
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランドにおける過去350年間のブラックカーボン及びダストの変動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東久美子，塚川佳美，近藤豊, ダルマイヤー・レミ, 平林幹啓, 尾形純, 北村亨太郎, 川村賢二, 本山秀明, 的場澄人, 門田萌, 青木輝夫, 茂木信宏・大畑祥, 森樹大, 小池真, 小室悠紀, 對馬あかね, 永塚尚子
  • 学会等名: 極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] フィンランドとシベリアにおける積雪中のブラックカーボン (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚川佳美、東久美子、近藤豊、杉浦幸之助、對馬あかね、佐藤篤司、大宮哲、小池真、大畑祥、森樹大、茂木信宏、平林幹啓、榎本浩之
  • 学会等名: 極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Cloud microphysics measurements in Ny-Alesund and relationship with aerosols (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Koike, M. Shiobara, and J. Ukita
  • 学会等名: Japan-AWI workshop
  • 発表場所: University of Tokyo(東京都文京区）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] グリーンランドSIGMA-Dサイトにおける過去350年間のブラックカーボン変動－アイスコア連続融解分析装置による初期結果－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 東久美子，塚川佳美，近藤豊, ダルマイヤー・レミ, 平林幹啓, 尾形純, 北村亨太郎, 川村賢二, 本山秀明, 的場澄人, 門田萌, 青木輝夫, 茂木信宏・大畑祥, 森樹大, 小池真, 小室悠紀, 對馬あかね, 永塚尚子
  • 学会等名: 雪氷研究大会（雪氷学会）
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-28 – 2016-10-02
• [学会発表] フィンランドにおける積雪中ブラックカーボンの空間分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚川佳美，東久美子，近藤豊，對馬あかね，佐藤篤司，大宮哲，小池真，大畑祥，森樹大，茂木信宏，平林幹啓，榎本浩之
  • 学会等名: 雪氷研究大会（雪氷学会）
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-28 – 2016-10-02
• [学会発表] Effects of wet deposition on the abundance and size distribution of black carbon in East Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, N. Moteki, N. Oshima, S. Ohata, M. Koike, Y. Shibano, N. Takegawa, and K. Kita
  • 学会等名: IGAC Science Conference
  • 発表場所: Beaver Ran Conference Center,Breckenridge(USA)
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term observations of black carbon mass concentrations at Fukue Island, western Japan, during 2009-2015: Evaluating bottom-up emission inventories for East Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanaya, X. Pan, T. Miyakawa, Y. Komazaki, F. Taketani, I. Uno, and Y. Kondo
  • 学会等名: IGAC Science Conference
  • 発表場所: Beaver Ran Conference Center,Breckenridge(USA)
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Wet removal of black carbon aerosols controlled by their cloud condensation nuclei activity (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ohata, N. Moteki, T. Mori, M. Koike, and Y. Kondo
  • 学会等名: International Conference on Clouds and Precipitation 2016
  • 発表場所: The University of manchester(Manchester,UK)
  • 年月日: 2016-06-25 – 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Japanese plan for YOPP-SH (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, N
  • 学会等名: Year of Polar Prediction in the Southern Hemisphere (YOPP-SH) Planning Meeting
  • 発表場所: Ohio State University, (Ohio,USA)
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-06
  • 国際学会
• [学会発表] 東南極の気候変動の検出と解明に向けた大気・氷床・海洋の長期的観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平沢尚彦、青木輝夫、林政彦、藤田耕史、飯塚芳徳、栗田直幸、本山秀明
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] ブラックカーボン粒子の湿性除去過程の観測的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森樹大、大畑祥、茂木信宏、小池真、近藤豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] アラスカ積雪中のブラックカーボン及び固体微粒子の濃度と堆積量 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚川佳美、東久美子、近藤豊、杉浦幸之、大畑祥、森樹大、茂木信宏、小池真、平林幹啓、Remi Dallmayr、榎本浩之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 南極昭和基地周辺における表面積雪中BC濃度および粒径分布の季節的傾向 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木名瀬健, 北和之, 東久美子, 塚川佳美, 近藤豊, 茂木信弘, 大畑祥, 森樹大, 林政彦, 原圭一郎, 塩原匡貴,川島洋人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 二次元ビン法を用いた全球エアロゾルモデルの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井仁志、大島長
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた北極域の積雪に含まれる黒色炭 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永塚尚子, Ramona Valentina Mateiu，東久美子，塚川佳美，杉浦幸之助，榎本浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 福江島における大気中ブラックカーボン質量濃度の長期観測: 2009-2015、湿性除去過程の統計的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金谷有剛、X. Pan、宮川琢真、駒崎雄一、竹谷文一、鵜野伊津志、近藤豊
  • 学会等名: 日本気象学会2016春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター（東京都渋谷区）
  • 年月日: 2016-05-18 – 2016-05-21
• [学会発表] 2012/13年夏に南極氷床表面に残された氷の形成過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平沢尚彦、本山秀明、堀雅裕
  • 学会等名: 日本気象学会2016春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター（東京都渋谷区）
  • 年月日: 2016-05-18 – 2016-05-21
• [学会発表] Precipitation measurement by using of a disdrometer at Syowa station, Session: Clouds and precipitation in polar regions (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, N., T. Yamanouchi, and H. Konishi
  • 学会等名: EGU2016
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-17 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [図書] 大気力学の基礎 -中緯度の総観気象 (2016)
  • 著者名/発表者名: J. E. Martin著、近藤豊・市橋正生 訳
  • 総ページ数: 356
  • 出版者: 東京大学出版会