北極におけるエアロゾルの動態と気候影響

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00638
• 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) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (50549508) ; 森 樹大 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (60801181) ; 大畑 祥 名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 助教 (70796250) ; 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): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 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

北極の５地点で、他グループにより他の手法で測定されてきたBCの値をCOSMOSの値と比較し、測定精度を評価し、それらをCOSMOSの値で規格化した。また長期観測を容易にするために、故障が起きやすいCOSMOSの可動部を改良した。大気中の酸化鉄FeOxの分布を推定する最初のステップとして北極大気中のFeOxの数濃度とBC数濃度との関係を定量化した。
ニーオルスンにおいける降水の採集を継続した。降水中のBC濃度の測定は、BCを水中から大気中に浮遊させた後にSP2で検出するという独自に開発した方法を用いた。この測定と降水量の気象観測から、沈着フラックスを推定し、BCの降水除去の動態を明らかにした。冬季は人為起源BC、夏季は森林火災起源BCに注目した解析を行った。ニーオルスンとバローにおけるライダー観測による雲底・雲頂データを用いて、降水を起こす雲層の高度を推定した。雲成長・降水によるエアロゾル除去過程を、このデータやラジオゾンデの気温・水蒸気データと組みあわせた解析を行った。またSP2を用いて、降水中のFeOxを測定した。
ニーオルスンにおいて採集した降雪・降水試料中の硫酸塩濃度をイオンクロマトグラフィー法により測定した。ノルウェー大気環境研究所（NILU）と共同で、NILUが行っている大気中の硫酸塩濃度も用いて、硫酸塩の降水除去過程の季節変化を解明した。また気象データを組みあわせてBCと同様に硫酸塩の沈着フラックスを推定した。
これまで開発してきた全球エアロゾルモデルを用いて北極大気中および降水中のBCの観測によってモデルを評価・検証した。また、北極におけるBCの発生源寄与（東アジア・ロシアの人為発生源、シベリアのバイオマス燃焼など）の季節変動を調べた。

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

交付申請書に記載した研究計画はほぼ全て実施できた。主要な項目は、北極の５地点でのＣＯＳＭＯＳによるBCの連続観測と、他グループにより他の手法で測定されてきたBC測定との比較である。ニーオルスンでの降水の定期的な採集とBC, FeOx, イオン成分の分析も予定通り進んでいる。これらの観測は、北極における主要な光吸収性エアロゾルであるブラックカーボン（BC）・酸化鉄（FeOx）と非海塩性硫酸塩エアロゾルの放射強制力を高精度で推定するために必要な観測である。また、これまで開発してきた全球エアロゾルモデルを用いて北極大気中および降水中のBCの観測との比較を行うことができた。これは、エアロゾルの気候影響を定量化するための重要なステップであった。この成功により、本研究は大きく進展した。

今後の研究の推進方策

降水中の酸化鉄（FeOx）の分析は世界的には全く行われていない。そのためその分析法の精度はほとんど確立していない。レーザー誘起白熱法で測定するのであるが、BCとの分離、水からの抽出効率、長期保存した場合の粒径分布の安定性といった点について、実験的・理論的に調べる必要がある。この研究を優先的に行う。この評価を行った後に、降水中の酸化鉄濃度の時間的、空間的な変化を解析する。
また大気中のBC観測に用いているCOSMOSの改良も行う。故障頻度が多いこれまでのヒーターに代わり、シーズヒーターを用いた新たな加熱インレットを製作し、観測現場での試験を行う。これはBCの長期高精度観測を行うために重要なステップである。

研究成果

• [国際共同研究] アメリカ海洋大気庁(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: アメリカ海洋大気庁
• [国際共同研究] カナダ環境・気候変動省(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: カナダ環境・気候変動省
• [国際共同研究] ノルウェー極地研究所(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: ノルウェー極地研究所
• [国際共同研究] フィンランド気象研究所(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: フィンランド気象研究所
• [国際共同研究] ストックホルム大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ストックホルム大学
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Studies on Arctic aerosols and clouds during the ArCS project (2021)
  • 著者名/発表者名: Koike, M., Goto-Azuma, K., Kondo, Y., Matsui, H., Mori, T., Moteki, N., Ohata, S., Okamoto, H., Oshima, N., Sato, K., Takano, T., Tobo, Y., Ukita, J., Yoshida, A.
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100621～100621
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Studies on the variability of the Greenland Ice Sheet and climate (2021)
  • 著者名/発表者名: Goto-Azuma Kumiko、Homma Tomoyuki、Saruya Tomotaka、Nakazawa Fumio、Komuro Yuki、Nagatsuka Naoko、Hirabayashi Motohiro、Kondo Yutaka、Koike Makoto、Aoki Teruo、Greve Ralf、Okuno Jun'ichi
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100557～100557
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100557
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 積雪中のブラックカーボンの北極広域分布 (2021)
  • 著者名/発表者名: 森樹大
  • 雑誌名: 大気化学研究 巻: 44 ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variation in recent annual snow deposition and seasonality of snow chemistry at the east Greenland ice core project (EGRIP) camp, Greenland (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Fumio、Nagatsuka Naoko、Hirabayashi Motohiro、Goto-Azuma Kumiko、Steffensen Jorgen Peder, Dahl-Jensen Dorthe
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100597～100597
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100597
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal and spatial variabilities in surface mass balance at the EGRIP site, Greenland from 2009 to 2017 (2021)
  • 著者名/発表者名: Komuro Yuki、Nakazawa Fumio、Hirabayashi Motohiro、Goto-Azuma Kumiko、Nagatsuka Naoko、Shigeyama Wataru、Matoba Sumito、Homma Tomoyuki、Steffensen Jorgen Peder, Dahl-Jensen Dorthe
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 100568～100568
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100568
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SIGMA及び関連プロジェクトによるグリーンランド氷床上の大気・雪氷・雪氷微生物研究－ ArCS IIプロジェクトへのつながり － (2021)
  • 著者名/発表者名: (1)青木輝夫, 的場澄人, 庭野匡思, 朽木勝幸, 谷川朋範, 竹内望, 山口悟, 本山秀明, 藤田耕史, 山崎哲秀, 飯塚芳徳, 堀雅裕, 島田利元, 植竹淳, 永塚尚子, 大沼友貴彦, 橋本明弘, 石元裕史, 田中泰宙, 大島長, 梶野瑞王, 足立光司, 黒﨑豊, 杉山慎, 津滝俊, 東久美子, 八久保晶弘, 川上薫, 木名瀨健
  • 雑誌名: 雪氷 巻: 83 ページ: 169-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal Variation of Wet Deposition of Black Carbon in Arctic Alaska (2020)
  • 著者名/発表者名: Mori T.、Kondo Y.、Ohata S.、Zhao Y.、Sinha P. R.、Oshima N.、Matsui H.、Moteki N.、Koike M.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: 1～24
  • DOI: 10.1029/2019JD032240
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Abundances and Microphysical Properties of Light‐Absorbing Iron Oxide and Black Carbon Aerosols Over East Asia and the Arctic (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Atsushi、Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Mori Tatsuhiro、Koike Makoto、Kondo Yutaka、Matsui Hitoshi、Oshima Naga、Takami Akinori、Kita Kazuyuki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: 1～21
  • DOI: 10.1029/2019JD032301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced New Particle Formation Above the Marine Boundary Layer Over the Yellow Sea: Potential Impacts on Cloud Condensation Nuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: Takegawa N.、Seto T.、Moteki N.、Koike M.、Oshima N.、Adachi K.、Kita K.、Takami A.、Kondo Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: 1～17
  • DOI: 10.1029/2019JD031448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid reduction in black carbon emissions from China: evidence from 2009?2019 observations on Fukue Island, Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanaya Yugo、Yamaji Kazuyo、Miyakawa Takuma、Taketani Fumikazu、Zhu Chunmao、Choi Yongjoo、Komazaki Yuichi、Ikeda Kohei、Kondo Yutaka、Klimont Zbigniew
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 20 ページ: 6339～6356
  • DOI: 10.5194/acp-20-6339-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Changes in black carbon and PM2.5 in Tokyo in 2003-2017 (2020)
  • 著者名/発表者名: MORI Tatsuhiro、OHATA Sho、MORINO Yu、KOIKE Makoto、MOTEKI Nobuhiro、KONDO Yutaka
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Series B 巻: 96 ページ: 122～129
  • DOI: 10.2183/pjab.96.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Black Carbon Absorption Efficiency Under Preindustrial and Present‐Day Conditions Simulated by a Size‐ and Mixing‐State‐Resolved Global Aerosol Model (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsui Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2019JD032316
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Resolving aerosol mixing state increases accuracy of black carbon respiratory deposition estimates (2020)
  • 著者名/発表者名: Ching Joseph、Kajino Mizuo、Matsui Hitoshi
  • 雑誌名: One Earth 巻: 3 ページ: 763～776
  • DOI: 10.1016/j.oneear.2020.11.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 航空機を用いた東アジアおよび北極域における黒色炭素と酸化鉄エアロゾルの動態研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田 淳、茂木 信宏、大畑 祥、森 樹大、小池 真、近藤 豊、松井 仁志、大島 長、高見 昭憲、北 和之,
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [学会発表] アラスカにおける、ブラックカーボンの湿生沈着の季節変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森 樹大, 近藤 豊, 大畑 祥, Y. Zhao, P. R. Sinha, 大島 長、松井 仁志、茂木 信宏、小池 真
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [学会発表] 2011年東南極の積雪中のBC濃度と粒径分布の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木名瀬健, 足立光司, 大島長, 東久美子, 塚川佳美, 近藤豊, 茂木信宏, 大畑翔, 森樹大, 林政彦, 原圭一郎, 川島洋人, 北和之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [学会発表] 北極域に沈着したBC濃度と粒径分布 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森 樹大, 東久美子, 近藤豊, 塚川佳美, 三浦和彦, 平林幹啓, 小池真, 茂木信宏, 大畑祥, 大島長, 杉浦幸之助, 青木輝夫, Martin Schneebeli, 佐藤篤司, 對馬茜, Vladimir MAKAROV, 大宮哲, 杉本敦子, 鷹野真也
  • 学会等名: エアロゾル学会
• [学会発表] Linking BC and PM2.5 surface concentrations with aerosol optical properties jointly estimated by skyradiometer and MAX-DOAS instruments (2020)
  • 著者名/発表者名: Alessandro Damiani, Hitoshi Irie, Kodai Yamaguchi, Hossain Mohammed Syedul Hoque, Tomoki Nakayama, Yutaka Matsumi, and Yutaka Kondo
  • 学会等名: 大気化学討論会
• [学会発表] 新型コロナ流行・経済活動低下時の福江島での大気ブラックカーボン濃度応答：中国での家庭起源排出割合の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金谷有剛, 山地一代, 宮川拓真, 竹谷文一, Yongjoo Choi, 朱春茂, 近藤豊, 宮崎和幸, Zbigniew Klimont,山田大地, 成田大樹, 池田恒平, 谷本浩志
  • 学会等名: 大気化学討論会
• [学会発表] Seasonal Variation of Wet Deposition of Black Carbon at Ny-Ålesund, Svalbard (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Mori, Sho Ohata, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Kaori Fukuda, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Nobuhiro Moteki, Atsushi Yoshida, Makoto Koike, Puna Ram Sinha, Naga Oshima, Hitoshi Matsui, Yutaka Tobo, Masanori Yabuki, and Wenche AaS
  • 学会等名: Joint International Symposium: Challenging the Research Development and Collaboration Through
  • 国際学会
• [学会発表] Continuous flow analysis of iron oxide in a Greenland ice coreusing a modified single-particle soot photometer (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Goto-Azuma, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kaori Fukuda, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Tatsuhiro Mori, Yutaka Kondo, Makoto Koike, Motohiro Hirabayashi, Jun Ogata, Kyotaro Kitamura, Remi Dallmayr, Teruo Aoki
  • 学会等名: Joint International Symposium: Challenging the Research Development and Collaboration Through
  • 国際学会
• [学会発表] 雪氷融解試料中の微生物固定を目的とした紫外線照射処理の検討（２） (2020)
  • 著者名/発表者名: 中澤 文男, 東 久美子
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] グリーンランドEGRIPのピット試料に含まれる固体微粒子および金属成分の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小室悠紀，中澤文男，永塚尚子, 平林幹啓, 繁山航, 的場澄人, 本間智之, 東久美子
  • 学会等名: 雪氷研究大会
• [学会発表] The effect of ultraviolet germicidal radiation on melted snow and ice samples for the inactivation of microorganisms. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, F., Goto-Azuma, K.
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Continuous flow analysis of iron oxide in a Greenland ice core using a modified single-particle soot photometer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto-Azuma, K., Moteki, N. Ogawa-Tsukagawa, Y., Fukuda, K., Ohata, S., Yoshida, A., Mori, T., Kondo, Y., Koike, M., Hirabayashi, M., Dallmayr, M., Ogata, J., Kitamura, K., Matoba, S., Aoki, T.
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of solid microparticles and metal components contained in snow at EGRIP, Greenland. (2020)
  • 著者名/発表者名: Komuro, Y., Nakazawa, F., Nagatsuka, N., Hirabayashi, M., Shigeyama, W., Matoba, S., Homma, T., Goto-Azuma, K.
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science,
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal and spatial variabilities in recent surface mass balance at EGRIP, Greenland. (2020)
  • 著者名/発表者名: Komuro, Y., Nakazawa, F., Nagatsuka, N., Hirabayashi, M., Shigeyama, W., Matoba, S., Homma, T., Goto-Azuma, K.
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] ニーオルスンに沈着した黒色炭素粒子濃度の季節変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 1.森樹大, 近藤豊, 福田かおり, 當房豊, 東久美子, 大畑祥, 松井仁志, Sinha P. R, 大島長, 矢吹正教, 茂木信宏, 小池真
  • 学会等名: 第37回エアロゾル科学・技術討論会
• [学会発表] Seasonal variation of wet deposition of black carbon at Ny-Ålesund, Svalbard. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Mori, Sho Ohata, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Nobuhiro Moteki, Atsushi Yoshida, Makoto Koike, Puna Ram Sinha, Naga Oshima, Hitoshi Matsui, Yutaka Tobo, Masanori Yabuki, and Wenche Aas.
  • 学会等名: The Ninth Symposium on Polar Science 13th
  • 国際学会
• [学会発表] Black carbon and inorganic aerosols in Arctic snowpack (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Mori, Kumiko Goto-Azuma, Yutaka Kondo, Yoshimi Ogawa-Tsukagawa, Kazuhiko Miura, Motohiro Hirabayashi, Naga Oshima, Makoto Koike, Kaarle Kupiainen, Nobuhiro Moteki, Sho Ohata, Sinha Puna Ram, Konosuke Sugiura, Teruo Aoki, Et al.
  • 学会等名: Sixth International Symposium on Arctic Research
  • 国際学会
• [備考] J-GLOBAL
  • URL: https://yutaka-kondo.sakura.ne.jp
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/ykondo