エアロゾル-雲粒子相互作用の物理化学過程の研究

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17201003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 豊 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (20110752)
• 研究分担者: 竹川 暢之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (00324369) ; 宮崎 雄三 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (60376655) ; 小池 真 東京大学, 大学院理学研究科, 助教授 (00225343)
• キーワード: エアロゾル / ブラックカーボン / 混合状態 / 雲凝結核 / 雲 / 間接効果 / 気候変動

研究概要

エアロゾルがCCNとして作用するポテンシャル(CCN活性)は、主として、乾燥粒径、エアロゾル中の水溶性成分の量、エアロゾルの表面張力の三つの要素により決定されると考えられる。エアロゾルのCCN活性を定量化すること、及びCCN活性と雲粒子生成過程を定量的に結びつけるための研究を実施した。
A)都市大気エアロゾルのCCN活性支配要因
都市大気エアロゾル粒子の化学成分と内部混合状態をエアロゾル質量分析計(AMS)およびブラックカーボン(BC)粒径分布・混合状態測定装置で測定した。CCN活性の同時測定から、被覆が厚いBCは被覆成分の化学組成が支配要因であることを示した。また100nmの直径を持つBCはわずか数nmの被覆により1.0%程度の過飽和でCCN活性を持つことを初めて明らかにした。
B)CCN活性化の時定数
生成時にはCCN活性を持たないエアロゾルも時間の経過と共に、水溶性成分の凝縮によりCCN活性が増加すると考えられる。韓国済州島で取得されたデータを詳細に解析し、アジア大陸から2・3日かけて輸送されたエアロゾルのCC活性は主として、水溶性成分の量で決まることを示した。有機エアロゾルによる表面張力の低下もCCN活性の増加に寄与すると推定された。また、中国の北東部において、様々な時間経過を経た空気塊中のCCN活性を測定し、定性的に同様の結果を得た。
C)雲粒子測定装置の校正と測定の流体力学特性
標準粒子を用いた実験により光散乱型雲粒子計測器の校正を高精度で行なった。この測定器を航空機に搭載した形状での流体力学計算を行い、この装置による雲粒子の補足効率が十分に高いことを確認した。またCCN数から予測される雲粒子のサイズ分布をトラジェクトリーモデルで計算し、CCN-雲相互作用の感度の数値実験を行なった。これらの研究は、今後計画する航空機観測研究の基礎となる。

研究成果

• [雑誌論文] Intercomparison of two different thermal-optical elemental carbons and optical black carbon during ABC-EAREX2005 (2007)
  • 著者名/発表者名: Bae, M.-S., C, -S.Hong, Y.J.Kom, J.-S.Han, K.-J.Moon, Y.Kondo, Y.Komazaki, Y.Miyazaki
  • 雑誌名: Atmos,Env. 41 ページ: 2791-2803
• [雑誌論文] Oxygenated and water-soluble organic aerosols in Tokyo (2007)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Y.Miyazaki, N.Takegawa, T.Miyakawa, R.J.Weber, J.L.Jimenez, Q.Zhang, D.R.Worsnop
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 112 ページ: doi:10.1029/2006JD007056,2007.
• [雑誌論文] Effects of mixing state on black carbon measurements by Laser-Induced Incandescence (2007)
  • 著者名/発表者名: Moteki, N., Y.Kondo
  • 雑誌名: Aerosol Sci.Technol. 41 ページ: 398-417
• [雑誌論文] Contribution of Selected Dicarboxylic and ω-oxocarboxylic acids in ambient aerosol to the m/z 44 signal of an Aerodyne aerosol mass spectrometer (2007)
  • 著者名/発表者名: Takegawa, N., T.Miyakawa, K.Kawamura, Y.Kondo
  • 雑誌名: Aerosol Sci.Technol. (In press)
• [雑誌論文] Cloud condensation nuclei(CCN) activity of non-volatile particles in Tokyo (2007)
  • 著者名/発表者名: Kuwata, M., Y.Kondo, M.Mochida, N.Takegawa, K.Kawamurra
  • 雑誌名: J.Geophys.Res (In press)
• [雑誌論文] Removal of sulfur dioxide and formation of sulfate aerosol in Tokyo (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., N.Takegawa, Y.Kondo
  • 雑誌名: J.Geophys.Res (In press)
• [雑誌論文] Evolution of mixing state of black carbon particles : Aircraft measurements over the western Pacific in March 2004 (2007)
  • 著者名/発表者名: Moteki, N., Y.Kondo, Y.Miyazaki, N.Takegawa, Y.Komazaki, G.Kurata, T.Shirai, D.R.Blake, T.Miyakawa, M.Koike
  • 雑誌名: Geophys.Res.,Lett. (In press)
• [雑誌論文] Temporal variations of elemental carbon in Tokyo (2006)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Y.Komazaki, Y.Miyazaki, N.Moteki, N.Takegawa, M.Nogami, S.Deguchi, M.Fukuda, T.Miyakawa, Y.Morino, D.Kodama, M.Koike
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 111 ページ: doi: 10. 1029/2005JD006257
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Seasonal and diurnal variations of submicron organic aerosol in Tokyo observed using the Aerodyne Aerosol Mass Spectrometer (2006)
  • 著者名/発表者名: Takegawa, N., T.Miyakawa, Y.Kondo, J.L.Jimenez, D.R.Worsnop, M.Fukuda
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 111 ページ: doi: 10. 1029/2005JD006515
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A chemical ionization mass spectrometer for ground-based measurement of nitric acid (2006)
  • 著者名/発表者名: Kita, K., Y.Morino, Y.Kondo, Y.Komazaki, N.Takegawa, J.Hirokawa, T.L.Thompson, R.-S.Gao, D.W.Fahey
  • 雑誌名: J.Atmos.Ocean.Tech. 23 ページ: 1104-1113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evolution of submicron organic aerosol in polluted air exported from Tokyo (2006)
  • 著者名/発表者名: Takegawa, N., T.Miyakawa, Y.Kondo, D.R.Blake, Y.Kanaya, M.Koike, M.Fukuda, Y.Komazaki, Y.Miyazaki, A.Shimono, T.Takeuchi
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 33 ページ: doi:10/1029/2006GL025815
• [雑誌論文] Partitioning of HNO_3 and particulate nitrate over Tokyo : Effect of vertical mixing. (2006)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Y.Kondo, N.Takegawa, Y.Miyazaki, K.Kita, Y.Komazaki, M.Fukuda, T.Miyakawa, N.Moteki, D.R.Worsnop
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 111 ページ: doi:10.1029/2005JD006887
• [雑誌論文] Relationship between hygroscopicity and cloud condensation nuclei activity for urban aerosols in Tokyo (2006)
  • 著者名/発表者名: Mochida M., M.Kuwata, T.Miyakawa, N.Takegawa, K.Kawamura, Y.Kondo
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 111 ページ: doi:10/1029/2005JD006980
• [雑誌論文] Time-resolved measurements of water-soluble organic carbon in Tokyo (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, Y., Y.Kondo, N.Takegawa, Y.Komazaki, M.Fukuda, K.Kawamura, M.Mochida, K.Okuzawa, R.J.Weber
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 111 ページ: doi:10.1029/2006JD007125
• [雑誌論文] 都市域における炭素性エアロゾル生成過程 (2006)
  • 著者名/発表者名: 近藤豊, 竹川暢之, 宮崎雄三, 駒崎雄一, 小池真
  • 雑誌名: エアロゾル研究