温暖なグリーンランド南部での自然起源エアロゾルに関する国際共同調査

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23KK0067
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 當房 豊 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (60572766)
• 研究分担者: 吉田 淳 国立極地研究所, 先端研究推進系, 学振特別研究員 (10926827) ; 植竹 淳 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (40455473) ; 大畑 祥 名古屋大学, 高等研究院(宇宙), 助教 (70796250) ; 足立 光司 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (90630814)
• 研究期間 (年度): 2023-09-08 – 2026-03-31
• キーワード: 北極域 / グリーンランド / エアロゾル

研究実績の概要

北極域での急速な温暖化は、雪氷（積雪、氷床、海氷）の融解を進行させ、陸面や海面を露出させる。その結果、北極域の陸地や海洋から鉱物ダストやバイオエアロゾル（気中の微生物）などの自然起源エアロゾルの発生規模や頻度は、将来的に増加することが予測される。これらは北極域の下層雲内での微物理過程に作用することで、北極域での放射収支や降水に大きな影響をもたらす可能性がある。そこで本研究では、北極域の中でも温暖なグリーンランド南部において、北極域の自然起源エアロゾルがどのように変動し、それらが雲核（氷晶核、雲凝結核）としてどのように寄与するのかを明らかにすることを目的とする。現地調査は、日本とスイスの合同研究チームがグリーンランド南部の町・ナルサークに開設するスーパーサイトで実施する。本国際共同研究の遂行によって、「温暖化によって北極域で雪氷が減少した際にエアロゾルや雲の微物理特性に生じる変化」についての先験的な知見が得られることが期待される。
2023年夏に日本とスイスの合同研究チームによるナルサークのスーパーサイトでのエアロゾル観測を実施したが（日本からは2023年7月に當房、足立、大畑の3名が現地を訪問し、鉱物ダストやバイオエアロゾルなどの自然起源エアロゾルを主な対象とした集中観測を実施）、初年度にあたる2023年度は、その際に得られたエアロゾル試料の分析やデータ解析を進めた。また、現地訪問で得られた情報を整理し、次回の同サイトでのエアロゾル観測の実施を見据えた研究計画の議論などを行った。

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

グリーンランド南部の町・ナルサークに新たに開設されたスーパーサイトを活用し、2023年夏に日本とスイスの合同研究チームによるエアロゾル観測を実施することができた。日本の研究チームは、エアロゾルサンプラーによるエアロゾルのサンプリング（主に電子顕微鏡による個々のエアロゾルの大きさ、形状、組成等の詳細分析に使用）やバイオエアロゾル粒子数測定システム（WIBS-NEO）による蛍光性のバイオエアロゾルの数濃度の計測などを担当した。現在、これらのエアロゾル試料の分析やデータ解析を進めているところである。

今後の研究の推進方策

当初の計画では、2024年と2025年の両方の夏にナルサークでのエアロゾル観測を実施する予定だったが、2023年夏のエアロゾル観測時に数多くの観測データや試料が得られた点や最近の社会情勢の変化による影響（特に円安による予算執行計画への影響）などを考慮し、2024年夏のエアロゾル観測に関しては、実施しないことになった。そこで2024年度に関しては、2023年夏に得られたエアロゾル試料の分析やデータ解析等に重点を置いた研究活動を行う予定である。日本とスイスの双方による研究の進捗状況の確認や2025年夏に予定している次回のエアロゾル観測の実施計画の議論については、毎月オンラインで開催しているセミナー（Greenfjord Seminar Series）等を通して行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初購入を予定していたエアロゾルサンプラーや消耗品に関して、メーカー側の都合（下請け会社の変更）や円安の影響によって価格や納期に大幅な変更が生じた。また、2024年夏にはナルサークでの現地観測を実施しないことになったことで、日程に多少余裕ができたため、2023年度内の購入は見送ることにした。今後は円安の状況等を注視しつつ、2024年度内の購入を予定している。

研究成果

• [国際共同研究] EPFL/ETH Zurich(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: EPFL/ETH Zurich
• [雑誌論文] Roles of marine biota in the formation of atmospheric bioaerosols, cloud condensation nuclei, and ice-nucleating particles over the North Pacific Ocean, Bering Sea, and Arctic Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Kawana Kaori、Taketani Fumikazu、Matsumoto Kazuhiko、Tobo Yutaka、Iwamoto Yoko、Miyakawa Takuma、Ito Akinori、Kanaya Yugo
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 24 ページ: 1777～1799
  • DOI: 10.5194/acp-24-1777-2024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microbiomic Analysis of Bacteria Associated with Rock Tripe Lichens from Alpine Areas in Eastern Alps and Equatorial Africa (2024)
  • 著者名/発表者名: He Zichen、Naganuma Takeshi、Nakai Ryosuke、Uetake Jun、Hahn Martin W.
  • 雑誌名: Current Microbiology 巻: 81 ページ: 115
  • DOI: 10.1007/s00284-024-03626-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mass absorption cross section of black carbon for Aethalometer in the Arctic (2024)
  • 著者名/発表者名: Singh Mohit、Kondo Yutaka、Ohata Sho、Mori Tatsuhiro、Oshima Naga、Hyvarinen Antti、Backman John、Asmi Eija、Servomaa Henri、Schnaiter Franz Martin、Andrews Elisabeth、Sharma Sangeeta、Eleftheriadis Kostas、Vratolis Stergios、Zhao Yongjing、Koike Makoto、Moteki Nobuhiro、Sinha P. R.
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 58 ページ: 536～553
  • DOI: 10.1080/02786826.2024.2316173
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regionally sourced bioaerosols drive high-temperature ice nucleating particles in the Arctic (2023)
  • 著者名/発表者名: Pereira Freitas Gabriel、Adachi Kouji、Conen Franz、Heslin-Rees Dominic、Krejci Radovan、Tobo Yutaka、Yttri Karl Espen、Zieger Paul
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 5997
  • DOI: 10.1038/s41467-023-41696-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Composition and mixing state of individual aerosol particles from northeast Greenland and Svalbard in the Arctic during spring 2018 (2023)
  • 著者名/発表者名: Adachi Kouji、Tobo Yutaka、Oshima Naga、Yoshida Atsushi、Ohata Sho、Krejci Radovan、Massling Andreas、Skov Henrik、Koike Makoto
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 314 ページ: 120083～120083
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2023.120083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of a method to quantify the number concentrations of submicron water-insoluble aerosol particles based on filter sampling and complex forward-scattering amplitude measurements (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohata Sho、Moteki Nobuhiro、Kawanago Hikaru、Tobo Yutaka、Adachi Kouji、Mochida Michihiro
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 57 ページ: 1013～1030
  • DOI: 10.1080/02786826.2023.2223387
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dominant Role of Arctic Dust With High Ice Nucleating Ability in the Arctic Lower Troposphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai Kei、Matsui Hitoshi、Tobo Yutaka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2022GL102470
  • DOI: 10.1029/2022GL102470
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A signature of aged biogenic compounds detected from airborne VOC measurements in the high arctic atmosphere in March/April 2018 (2023)
  • 著者名/発表者名: Holzinger Rupert、Eppers Oliver、Adachi Kouji、Bozem Heiko、Hartmann Markus、Herber Andreas、Koike Makoto、Millet Dylan B.、Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Stratmann Frank、Yoshida Atsushi
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 309 ページ: 119919～119919
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2023.119919
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining the complex refractive index of black carbon particles using the complex forward-scattering amplitude (2023)
  • 著者名/発表者名: Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Yoshida Atsushi、Adachi Kouji
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 57 ページ: 678～699
  • DOI: 10.1080/02786826.2023.2202243
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physical and chemical properties of PM1 in Delhi: A comparison between clean and polluted days (2023)
  • 著者名/発表者名: Malik Arpit、Aggarwal Shankar G.、Kunwar Bhagawati、Deshmukh Dhananjay Kumar、Shukla Kritika、Agarwal Rishu、Singh Khem、Soni Daya、Sinha Puna Ram、Ohata Sho、Mori Tatsuhiro、Koike Makoto、Kawamura Kimitaka、Kondo Yutaka
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 892 ページ: 164266～164266
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.164266
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The four-wavelength Photoacoustic Aerosol Absorption Spectrometer (PAAS-4λ) (2023)
  • 著者名/発表者名: Schnaiter Franz Martin、Linke Claudia、Asmi Eija、Servomaa Henri、Hyvarinen Antti-Pekka、Ohata Sho、Kondo Yutaka、Jarvinen Emma
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 16 ページ: 2753～2769
  • DOI: 10.5194/amt-16-2753-2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 北太平洋～ベーリング海～北極海における氷晶核粒子の粒径分布の船舶観測 (2024)
  • 著者名/発表者名: 當房 豊
  • 学会等名: 2023年度 エアロゾル・雲・降水に関する研究集会
• [学会発表] Applying the Complex Amplitude Sensor to Determine Size Distribution of the Suspended Particulate Matter in the Surface Ocean (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, A., Tobo, Y., Adachi, K., Moteki, N., Kawai, Y., Koike, M.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Distinctive changes in natural aerosols capable of ice nucleation likely linked to the climate and ecosystems in Svalbard (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Kawai, K., Matsui, H., Ohata, S., Oshima, N., Kondo, Y., Hermansen, O., Inoue, J., Koike, M.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Annual cycle of aerosols capable of ice nucleation and its relationship with the climate system and terrestrial ecosystems in Svalbard (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., Matsui, H., Kawai, K., Ohata, S., Kondo, Y., Hermansen, O., Inoue, J., Uchida, M., Koike, M.
  • 学会等名: Svalbard Science Conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Possible factors influencing the variation of atmospheric ice nucleating particles in the Arctic lower troposphere (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y.
  • 学会等名: SOLAS Seminar VII
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 極域の大気中に浮遊する目に見えない微粒子を観測する (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田 淳
  • 学会等名: 国立極地研究所創立50周年記念特別公開 『極地研探検2023』
• [学会発表] Seasonal variation in airborne prokaryotic and eukaryotic communities in Ny-Alesund, Svalbard (2023)
  • 著者名/発表者名: Uetake, J., Tobo, Y.
  • 学会等名: 14th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Aircraft-based observation of mineral dust particles over the Northwestern Pacific Ocean in the summer of 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohata, S., Moteki, N., Adachi, K., Tobo, Y., Matsui, H., Kita, K., Mori, T., Yoshida, A., Koike, M.
  • 学会等名: 6th ISEE Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 夏季の西部北太平洋上空における鉱物ダストの粒径別数濃度の航空機観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大畑 祥, 茂木 信宏, 當房 豊, 足立 光司, 松井 仁志, 北 和之, 森 樹大, 吉田 淳, 小池 真
  • 学会等名: 第28回大気化学討論会
• [学会発表] Atmospheric tarballs from western US wildfires during FIREX-AQ campaign (2023)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Compositions and mixing states of aerosol particles and cloud residuals in the Arctic (2023)
  • 著者名/発表者名: Adachi, K.
  • 学会等名: Svalbard Science Conference 2023
  • 国際学会
• [備考] Researchmap (Yutaka Tobo)
  • URL: https://researchmap.jp/yutaka.tobo/
• [備考] Researchmap (Atsushi Yoshida)
  • URL: https://researchmap.jp/atsushi_yoshida
• [備考] Researchmap (Jun Uetake)
  • URL: https://researchmap.jp/Jun_Uetake/published_papers/45828957
• [備考] Researchmap (Sho Ohata)
  • URL: https://researchmap.jp/sho_ohata
• [備考] Researchmap (Kouji Adachi)
  • URL: https://researchmap.jp/koujiadachi