光学的オフライン分析に基づく非水溶性エアロゾルの氷晶核への寄与解明

基于光学离线分析阐明水不溶性气溶胶对冰晶核的贡献

基本信息

批准号：
22K18024
负责人：
大畑祥
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18024/
关键词：
エアロゾル氷晶核鉱物ダスト黒色炭素バイオエアロゾル

项目摘要

鉱物ダストや黒色炭素（BC）などの非水溶性エアロゾル粒子（WIAPs）は、放射や雲との相互作用を通じて気候に影響を及ぼしている。しかし、大気中のWIAPsの種別を特定し、その数濃度を定量化する手法は限られており、これらの動態の理解は不十分である。本研究では、大気中のエアロゾルをフィルタに採取し、水中に分散させ、個々の粒子の複素散乱振幅を測定する新しい光学的手法により、WIAPsの分類と数濃度定量を試みた。複素散乱振幅は、粒子の複素屈折率・体積・形状に依存する複素数のパラメータである。2021年春季に名古屋の都市大気で採取されたWIAPsの複素散乱振幅を測定し、その特徴に基づいてWIAPsをダスト様粒子・BC様粒子・バイオエアロゾル様粒子に分類した。BC様粒子の数濃度は他の測定器により独立に測定されたBC数濃度と強く相関した。また、観測期間中の主要なWIAPsはダスト様粒子とBC様粒子であり、電子顕微鏡分析とも整合的なデータが得られた。これらの結果は、本手法がWIAPsの時空間分布を定量する新しい手法として、様々な大気環境での観測に応用できる可能性を示すものである。本結果をまとめ、査読付き国際誌に投稿した。また、都市大気におけるバイオエアロゾルの動態を理解するため、東京スカイツリーにおいて蛍光性エアロゾルの長期観測を実施し、初期的な解析結果を得た。今後、バイオエアロゾル数濃度の季節変化と氷晶核数濃度への寄与を明らかにするためのデータ解析を進める。

不溶于水的气溶胶颗粒（WIAP），例如矿物尘埃和黑碳（BC），通过辐射和与云的相互作用影响气候。然而，识别大气中WIAP类型并量化其浓度的方法有限，而且我们对其动态的了解还不够。在这项研究中，我们尝试使用一种新的光学方法对 WIAP 进行分类和量化，该方法用过滤器收集大气气溶胶，将其分散在水中，并测量单个颗粒的复杂散射幅度。复散射振幅是一个复参数，取决于颗粒的复折射率、体积和形状。我们测量了2021年春季在名古屋城市大气中收集的WIAP的复杂散射幅度，并根据其特征将WIAP分为类尘埃颗粒、类BC颗粒和类生物气溶胶颗粒。类BC颗粒的数浓度与其他测量仪器独立测量的BC数浓度有很强的相关性。此外，观测期间主要的WIAP为尘埃类颗粒物和BC类颗粒物，获得了与电镜分析一致的数据。这些结果表明，该方法可以应用于各种大气环境的观测，作为量化WIAP时空分布的新方法。结果被总结并提交给同行评审的国际期刊。此外，为了了解城市大气中生物气溶胶的动态，我们在东京晴空塔对荧光气溶胶进行了长期观测，并获得了初步分析结果。未来，我们将继续进行数据分析，以阐明生物气溶胶数量浓度的季节变化及其对冰晶核数量浓度的贡献。