Nano-scale analyses of structures and chemical compositions of ice nucleating particles

冰成核颗粒的结构和化学成分的纳米级分析

• 批准号: 19K21905
• 负责人: 足立 光司
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Japan, Meteorological Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21905/
• 关键词: エアロゾル粒子; 氷晶核; 電子顕微鏡分析; 北極観測; エアロゾル; 顕微鏡分析; 北極; 電子顕微鏡; 冷凍チャンバー; 気候変動; 凍結実験; 気候影響

エアロゾル粒子の中に、気候変動に影響を与える氷晶雲の生成に重要な高い氷晶核能を持つ粒子が少数存在する。それらの限られた粒子が氷晶雲の形成に非常に重要となり、また気候にも大きな影響を与える。それらが氷晶を形成する過程に関し、どのような物理・化学的性質によって引き起こされているかは、まだ十分に理解されていない点が多い。そのため、本研究ではそれらの未解明な点を個別粒子分析で明らかにすることを目的とする。太平洋上空で得られた隕石由来の成分を含むエアロゾル粒子の挙動を解析して、成層圏など他のエアロゾルの少ない上空で重要なエアロゾルとして存在し、氷晶核になる可能性を示唆した論文をCommunications Earth and Environment誌に発表した（Adachi et al., 2022）。また、北極の観測点で得られた雲残渣粒子の解析を行い、鉱物粒子や海塩粒子などが低温で採取された雲残渣粒子中により多く存在する傾向が明らかにし、氷晶核としてどのような混合状態や組成を持っていたかに関する解析を行った。それらの成果は、Atmospheric Chemistry and Physics誌で報告した（Adachi et al., 2022）。加えて、北極での粗大粒子に着目して氷晶核能やエアロゾル種についての解析を行い、夏季におけるバイオエアロゾルの挙動や氷晶核能の挙動との関連などを明らかにして、共著者として論文準備中である。北極スバールバル諸島とグリーンランドで採取された試料の春季におけるバックグランドエアロゾル種に関する解析を行い、硫酸塩や海塩などが卓越する傾向を明らかにして、現在論文準備中である。このように、氷晶核生成に重要となる北極や上空で採取した試料を分析し、それらの氷晶核能について議論を行い、多くの成果を得た。

在气溶胶颗粒中，有少数具有高冰晶核的颗粒，这对于影响气候变化的冰晶云很重要。这些有限的颗粒对于形成冰晶云非常重要，并对气候产生重大影响。对于这些过程引起冰晶的物理和化学特性，有很多观点尚未完全理解。因此，这项研究的目的是通过单个粒子分析来阐明这些不清楚的点。分析了在太平洋上获得的陨石衍生成分的气溶胶颗粒的行为，并提出一篇论文表明，它是天空中重要的气溶胶存在的，而其他气溶胶很少，例如平流层，并且可以成为冰晶核（Adachi等，2022年）。此外，我们分析了在北极观测点获得的云残基颗粒，揭示了矿物颗粒和海盐颗粒存在于低温下收集的云残基颗粒中的趋势，并对混合状态和冰晶核的组成进​​行了分析。这些结果在《大气化学和物理学》杂志上报道（Adachi等，2022）。此外，他还专注于北极中的粗颗粒，分析了冰晶核和气溶胶物种，并阐明了生物溶质溶胶的行为及其与冰晶核和其他冰晶核的行为的关系，目前正在为他的纸作为合着者准备。我们已经对春季的背景气溶胶物种进行了分析，用于在北极Svalbard和Greenland收集的样品，并确定了硫酸盐和海盐的杰出趋势，目前正在准备论文。通过这种方式，分析了从北极及以上收集的样品，对冰晶成核很重要，并讨论了冰晶成核能力，从而产生许多结果。

项目成果

Physical and chemical analyses of aerosol particles from biomass burning using transmission electron microscopy

使用透射电子显微镜对生物质燃烧产生的气溶胶颗粒进行物理和化学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Adachi;K.
• 通讯作者: K.

Spherical tarballs form through chemical and physical evolution of primary organic particles in biomass-burning smoke

球形焦油球是通过生物质燃烧烟雾中初级有机颗粒的化学和物理演化而形成的

• 发表时间: 2020
• 作者: Adachi;K.;Kinase;T.;Scheuer;E. M.;Dibb;J. E.;Katich;J. M.;Schwarz;J. P.
• 通讯作者: J. P.

Comparison of three aerosol representations of NHM-Chem (v1.0) for the simulations of air quality and climate-relevant variables.

比较 NHM-Chem (v1.0) 的三种气溶胶表示形式，用于模拟空气质量和气候相关变量。

• DOI: 10.5194/gmd-14-2235-2021
• 发表时间: 2021
• 期刊: Geoscientific Model Development
• 影响因子: 5.1
• 作者: Kajino;M.;Deushi;M.;Sekitama;T.;T.;Oshima;N.;Yumimoto;K.;Tanaka;T.;Y.;Ching;J.;Hashimoto;A.;Yamamoto;T.;Ikegami;M.;Kamada;A.;Miyashita;M.;Inomata;Y.;Shima;S.;Khatri;P.;Shimizu;A.;Irie;H.;Adachi;K.;Zaizen;Y.;Igarashi
• 通讯作者: Igarashi

Meteoritic materials within sulfate aerosol particles in the troposphere are detected with transmission electron microscopy

• DOI: 10.1038/s43247-022-00469-8
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Communications Earth & Environment
• 影响因子: 7.9
• 作者: K. Adachi;N. Oshima;N. Takegawa;N. Moteki;M. Koike

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

SIGMA 及相关项目对格陵兰冰盖的大气、雪冰和雪冰微生物研究

• 发表时间: 2021
• 期刊: 雪氷
• 作者: 10.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
• 通讯作者: 木名瀨健