東アジアの人為起源エアロゾルの間接効果

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26241003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小池 真 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00225343)
• 研究分担者: 谷本 陽一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (00291568) ; 中村 尚 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10251406) ; 中村 卓司 国立極地研究所, 研究教育系, 所長 (40217857) ; 松井 仁志 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (50549508) ; 大島 長 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (50590064) ; 中島 孝 東海大学, 情報理工学部, 教授 (70408029)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: エアロゾル / 雲物理 / 数値モデル

研究実績の概要

エアロゾルの雲への影響（エアロゾルの間接効果）は、気候変動を引き起こす有効放射強制力の最大不確定要因である。この不確定性を克服するためには、エアロゾルという物質科学と、気象学を融合させた新しい統合的研究が必要である。本研究の目的はこのような統合的研究アプローチにより、西太平洋の下層雲を研究対象として、海面水温（SST）と境界層の構造に着目することによりエアロゾルが直接引き起こす雲微物理量の変化（雲のミクロな変化）と、その結果として生じる雲厚や雲量などの雲のマクロな変化を理解し、それらの効果を数値モデルなどにより評価することである。
H29年度は、2013年の夏季の西部北太平洋での下層雲の航空機観測を対象とした数値モデル研究を実施した。数値モデルとしては、理化学研究所で開発されたSCALEのラージ・エディー・シミュレーション（LES）モデルをもちいた。エアロゾルと雲・降水との相互作用を調べるために、降水によるエアロゾルの除去過程を微物理モデルに加える改良をおこなった。この改良された数値モデルを使った計算の結果、非降水時に観測されたエアロゾル数濃度や雲の鉛直構造を仮定すると、非降水性の雲が再現される一方、時間とともに雲層が厚くなると降水し始めた。一方、降水時に観測された低いエアロゾル数濃度を仮定すると降水性の雲が再現され、観測されたような雲水量のパッチ状の鉛直構造と似た構造も現れた。さらに感度実験として、亜熱帯東太平洋見られるような強い温度逆転層を仮定すると、下層雲の鉛直発達は抑制された。また長波放射を変えた実験から、SSTで決まる地表面の長波放射も雲底での放射加熱を通じて下層雲に影響することを明らかにした。以上のように本研究では、西太平洋の下層雲を研究対象として、SSTと境界層の構造に着目した数値モデル計算によりエアロゾルと雲との相互作用の重要な側面を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] New particle formation leads to cloud dimming (2018)
  • 著者名/発表者名: Sullivan R. C., P. Crippa, H. Matsui, L. R. Leung, C. Zhao, A. Thota, and S. C. Pryor,
  • 雑誌名: Nature Partner Journals: Climate and Atmospheric Science 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03997-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal progression of the deposition of black carbon by snowfall at Ny-Alesund, Spitsbergen (2018)
  • 著者名/発表者名: P. R. Sinha, Y. Kondo, K. Goto-Azuma, Y. Tsukagawa, K. Fukuda, M. Koike, S. Ohata, N. Moteki, T. Mori, N. Oshima, E. J. Forland, M. Irwin, J.-C. Gallet, and C. A. Pedersen
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 ページ: 997-1016
  • DOI: 10.1002/2017JD028027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Basin-scale atmospheric response to decadal SST variability in the North Pacific subarctic frontal zone (2018)
  • 著者名/発表者名: Okajima, S., H. Nakamura, K. Nishii, T. Miyasaka, A. Kuwano-Yoshida, B. Taguchi, M. Mori, Y. Kosaka
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 31 ページ: 297-315
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-17-0200.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a global aerosol model using a two-dimensional sectional method: 1. Model design (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: 9 ページ: 1921-1947
  • DOI: 10.1002/2017MS000936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a global aerosol model using a two-dimensional sectional method: 2. Evaluation and sensitivity simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H. and N. Mahowald
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: 9 ページ: 1887-1920
  • DOI: 10.1002/2017MS000937
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observed and modeled mass concentrations of organic aerosols and PM2.5 at three remote sites around the East China Sea: Roles of chemical aging (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanaya, Y., H. Matsui, F. Taketani, X. Pan, Y. Komazaki, Z. Wang, L. Chang, D. Kang, M. Choi, S.-Y. Kim, C.-H. Kang, A. Takami, H. Tanimoto, K. Ikeda, and K. Yamaji
  • 雑誌名: Aerosol and Air Quality Research 巻: 17 ページ: 3091-3105
  • DOI: 10.4209/aaqr.2016.12.0573
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Alteration of the size distributions and mixing states of black carbon through transport in the boundary layer in east Asia (2017)
  • 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: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 17 ページ: 5851-5864
  • DOI: 10.5194/acp-17-5851-2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Global Aerosol Synthesis and Science Project (GASSP): Measurements and Modeling to Reduce Uncertainty (2017)
  • 著者名/発表者名: Reddington, C., K. S. Carslaw, P. Stier, N. Schutgens, H. Coe, S. ..., Y. Kondo, N. Oshima(32名中25,26番目)...
  • 雑誌名: Bulletin of the American Meteorological Society 巻: 98 ページ: 1857-1877
  • DOI: 10.1175/BAMS-D-15-00317.1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Site of asteroid impact changed the history of life on Earth: the low probability of mass extinction (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaiho, K. and N. Oshima
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 14855
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14199-x
  • 査読あり
• [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. 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
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 122 ページ: 3544-3572
  • DOI: 10.1002/2016JD025843
  • 査読あり / 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, Y. Kondo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 15329
  • DOI: 10.1038/ncomms15329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of resolving Kuroshio front and eddy influence in simulating the North Pacific storm track (2017)
  • 著者名/発表者名: Ma, X., P. Chang, R. Saravanan, R. Monturo, H. Nakamura, D. Wu, X. Lin, L. Wu
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 30 ページ: 1861-1879
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-16-0154.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the response of the Aleutian Low to greenhouse warming (2017)
  • 著者名/発表者名: Gan, B., L. Wu, F. Jia, S. Li, W. Cai, H. Nakamura, M. A. Alexander, A. J. Miller
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 30 ページ: 3907-3925
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0789.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] JRAero: the Japanese Reanalysis for Aerosol v1.0 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yumimoto, K., Tanaka, T. Y., Oshima, N., and Maki, T
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 10 ページ: 3225-3253
  • DOI: 10.5194/gmd-10-3225-2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A study on radiative transfer effects in 3D cloudy atmosphere using satellite data (2017)
  • 著者名/発表者名: Okata, M., T. Nakajima, K. Suzuki, T. Inoue, T. Y. Nakajima, and H. Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 122 ページ: 443-468
  • DOI: 10.1002/2016JD025441
  • 査読あり
• [学会発表] Development of a global aerosol model using a two-dimensional sectional method, oral presentation (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 学会等名: Frontiers of Atmospheric Aerosol Studies: Toward the Understanding of the Health and Climatic Effects
  • 国際学会
• [学会発表] Modeling studies of black carbon using a MRI Earth System Model (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima, N. and M. Koike
  • 学会等名: AMAP short-lived climate forcers (SLCF) expert group meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Retrieval of Ice Cloud Properties from HIMAWARI-8 satellite measurement by Voronoi Light Scattering Model (2018)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., H. Ishimoto, T. M. Nagao, T. Y. Nakajima, and J. Riedi
  • 学会等名: The 17th Electromagnetic and Light Scattering Conference
• [学会発表] Retrieval of ice cloud properties from Himawari-8/AHI --Investigation of the DC cloud’s generation process (2017)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., T. M. Nagao, T. Y. Nakajima, H. Ishimoto, J. Riedi, H. Shang, and L. Chen
  • 学会等名: EGU Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによるブラックカーボンの空間分布と放射効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長、田中泰宙、神代剛、吉村裕正、川合秀明、工藤玲、行本誠史、出牛真、小池真
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] The retrieval of ice-cloud properties from Himawari-8/AHI (2017)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., T. M. Nagao, T. Y. Nakajima, H. Ishimoto, H. Shang, and L. Chen
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Estimating Vertical Profile of Water-Cloud Droplet Effective Radius from SWIR Measurements of Himawari-8/AHI via Cloud Profile Statistics (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T. M., and T. Y. Nakajima
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Assessment of the 3D cloud radiative transfer effects using observed satellite data (2017)
  • 著者名/発表者名: Okata, M., K. Suzuki, T. Inoue, H. Okamoto, and T. Y. Nakajima
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルの開発とブラックカーボンの空間分布と放射効果の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 3)大島長*、田中泰宙、神代剛、吉村裕正、川合秀明、工藤玲、行本誠史、出牛真、小池真
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度春季大会
• [学会発表] 粒径分布と混合状態を解像した二次元ビン法を用いた全球エアロゾルモデルの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井仁志
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度春季大会
• [学会発表] Development of a global aerosol model using a two-dimensional sectional method, poster presentation (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H. and N. Mahowald
  • 学会等名: 22nd Annual CESM Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of the Cloud Properties from HIMAWARI-8 Satellite Data (2017)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., T. Y. Nakajima, T. M. Nagao, and H. Ishimoto
  • 学会等名: 017 JST-NSF-RCN Workshop on Distributed Energy Management Systems
• [学会発表] Evaluation of the influence on the cloud properties by the change of yellow sand concentration using “Himawari-8” (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, T., H. Takenaka, T. M. Nagao, and T. Y. Nakajima
  • 学会等名: The 1st Tokai-KMUTT Symposium
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極ブラックカーボンのモデル研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長
  • 学会等名: グリーンランド南東ドームアイスコアに関する研究集会
• [学会発表] Relative role of steric and wind driven fluctuations of sea surface height in Pacific and Indian Ocean on decadal variation of ITF transport (2017)
  • 著者名/発表者名: Shilimkar, V. and Y. Tanimoto
  • 学会等名: 2017年日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Influence of the aerosol under the cloud layer on calculation of the shortwave radiation flux in China from satellite data (2017)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., W. Li, H. Shang, T. Y. Nakajima, T. M. Nagao, and H. Chen
  • 学会等名: ACRS 2017
• [学会発表] Retrieval of Ice Cloud Properties from HIMAWARI-8/AHI by Voronoi Light Scattering Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Letu, H., T. M. Nagao, T. Y. Nakajima, H. Ishimoto, and J. Riedi
  • 学会等名: PIERS conference 2017
• [学会発表] Estimating the vertical profile of droplet effective radius for water clouds from SWIR measurements of Himawari-8: Algorithm (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T. M., H. Murakami, and T. Y. Nakajima
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
• [学会発表] Assessment of 3D cloud radiative transfer effects applied to collocated A-Train data (2017)
  • 著者名/発表者名: Okata, M., H. Okamoto, T. Y. Nakajima, T. Inoue, T. Nakajima, and K. Suzuki
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
• [学会発表] An attempt to retrieval vertical profile of water-cloud droplet effective radius from SWIR satellite measurements: Simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T., M., and T. Y. Nakajima
  • 学会等名: JAXA Joint Workshop
• [学会発表] 気象研究所地球システムモデルによる北極ブラックカーボンの放射影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島長
  • 学会等名: ArCSエアロゾル・雲研究会合