Elucidating the importance of anthropogenic iron deposition from the atmosphere to the ocean

阐明从大气到海洋的人为铁沉积的重要性

• 批准号: 22KF0165
• 负责人: 松井 仁志
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0165/
• 关键词: 気候変動; エアロゾル; 人為起源鉄; 全球モデル

大気中の微粒子（エアロゾル）に含まれる鉄は、外洋域まで輸送されたのちに海洋に沈着すると海洋表層の生物一次生産を変化させ、地球の炭素循環や長期的な気候変化に影響を及ぼす。本研究では、新たな広域航空機観測データと全球エアロゾルモデルの計算を組み合わせることで、化石燃料の燃焼等の人間活動によって大気に放出する粒子に含まれる鉄（人為起源鉄）の外洋域における大気濃度と沈着量の推定を高度化する。また、将来の人為起源鉄の放出量推計データを作成し、外洋域における可溶性鉄の沈着量とその放出源寄与の将来変化を予測する。令和4年度は、これまで申請者と受入研究者が使用してきた全球エアロゾルモデルCAM-ATRASに、人為起源、バイオマス燃焼起源、土壌起源の鉄粒子を導入し、これらの成分の放出・輸送・除去過程を計算できる数値モデルを開発した。人為起源鉄については、マグネタイトやヘマタイトなど5つの鉱物組成を考慮した。次に、米国コロラド州立大学が近年作成した人為起源鉄の全球放出量データを用い、2009年から2018年の全球モデル計算を行った。そして、南大洋域における人為起源鉄の質量濃度の鉛直分布や鉛直積算濃度について、広域航空機観測（HIPPO、ATom航空機観測）と数値モデル計算の比較を行った。その結果、モデル計算では観測された人為起源マグネタイトの質量濃度を大きく（1桁程度）過小推定している海域・高度があり、南アフリカなどで人為起源鉄の放出量を過小推定していることを示唆した。また、人為起源鉄と同様の放出源を持つと考えられる黒色炭素粒子の将来放出量シナリオ（SSPシナリオ）を基に、将来の人為起源鉄の放出量データを作成した。2100年の放出量データを用いた計算を実施し、南大洋域における将来（2100年）の可溶性鉄の全沈着量が現在と比べて20～50%程度減少することを示した。

当将铁中的铁（气溶胶）中的铁运输到开阔的海洋中，然后沉积在海洋中时，它会改变海洋表面的一级生物产生，影响地球的碳循环和长期气候变化。这项研究结合了新的广阔的飞机观察数据和全球气溶胶模型的计算，以改善通过人类活动（例如化石燃料燃烧）释放到大气中的颗粒中包含的大气浓度和沉积量（人为铁）。此外，估计人为铁的未来释放旨在预测开阔海洋中可溶性铁沉积物量的未来变化及其释放源的贡献。在2022年，我们将人为，生物质燃烧和土壤起源的铁颗粒引入了全球气溶胶模型CAM-ATRA，直到现在，申请人和宿主研究人员一直使用该颗粒，并开发了一个数值模型，可以计算这些组件的释放，运输和去除这些组件。对于人为铁，考虑了五个矿物质成分，包括磁铁矿和赤铁矿。接下来，使用有关美国科罗拉多州立大学近年来生产的全球人工铁的全球释放数据，从2009年到2018年进行了全球模型计算。然后，我们比较了宽面积的飞机观测（河马，原子飞机观测）和数值模型计算，以计算南大洋中人为铁的垂直分布和垂直累积浓度。结果表明，模型计算的海洋和高度低估了观察到的人为磁铁矿的质量浓度（大约是单个数量级），并且在南非和其他国家 /地区释放的人为铁的量被低估了。此外，根据黑碳颗粒的未来释放量场景（SSP方案）创建了有关未来释放量的人为铁的数据，这些情况被认为具有与人为铁相同的来源。使用2100个释放数据进行计算，并表明将来的可溶性铁的总沉积（2100）将减少约20-50％。

项目成果

Substantial Uncertainties in Arctic Aerosol Simulations by Microphysical Processes Within the Global Climate‐Aerosol Model CAM‐ATRAS

• DOI: 10.1029/2022jd036943
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Atmospheres
• 作者: H. Matsui;Mingxu Liu

The underappreciated role of anthropogenic sources in atmospheric soluble iron flux to the Southern Ocean

• DOI: 10.1038/s41612-022-00250-w
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: npj Climate and Atmospheric Science
• 影响因子: 9
• 作者: Mingxu Liu;H. Matsui;D. Hamilton;K. Lamb;S. Rathod;J. Schwarz;N. Mahowald

コーネル大学/アメリカ海洋大気庁(米国)

康奈尔大学/国家海洋和大气管理局（美国）

Marked rebound of agricultural fire emissions in Asia after the outbreak of COVID-19

• DOI: 10.1088/1748-9326/ac9e69
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Environmental Research Letters
• 影响因子: 6.7
• 作者: Mingxu Liu;H. Yao;H. Matsui

Secondary Organic Aerosol Formation Regulates Cloud Condensation Nuclei in the Global Remote Troposphere

• DOI: 10.1029/2022gl100543
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Mingxu Liu;H. Matsui