【研究分野】水圏生産科学

【研究領域課題番号】16H02562 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微生物 / 海洋 / 海表面マイクロ層 / 大気エアロゾル / メタゲノム / バイオエアロゾル / 雲凝結活性 / エアロゾル / TEP / 海表面マイクロレイヤー / 雲 / マイクロレイヤー

【研究成果の概要】

本研究では，海洋の生物活動と気候システムのリンクとして，バイオエアロゾルによる雲生成への影響に注目し，これを制御する鍵として海表面マイクロ層と海から生成するエアロゾル中の微生物動態について解析を行った. 第一に，海洋から大気へと放出されるエアロゾルの質的かつ量的な変動を制御していると考えられる鍵微生物グループを特定した．第二に，メタゲノム情報から鍵微生物グループのゲノム構築を行い，それらの機能解析に向けた基盤整備を行なった．第三に，海水中の環境変化に伴う微生物群集組成とそれらの機能ポテンシャルの変化，さらには海から生成したエアロゾルの雲凝結核活性の変化を同時に捉えることができた．

【研究の社会的意義】

エアロゾルに存在する有機物や微生物の質と量に関する情報は，気候変化の予測において重要なパラメータであり，生物活動から気候システムへのフィードバック効果を評価するうえで不可欠な情報である．本研究によって，これまでほとんど知見のない海表面マイクロ層やエアロゾルに生息する微生物群集を解析し，その化学的変化に寄与する鍵グループを明らかにできたことは，海洋生物活動と気候システムの相互作用メカニズムの理解に新たな糸口を与えることになる．さらに，今後のゲノム解析を通じてこれらの微生物群の機能的特徴を明らかにすることで，海洋微生物の環境適応メカニズムの一端を明らかにすることができると期待される．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】23221001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候変動 / 環境変動 / 環境分析 / エアロゾル / 雲 / 降水 / 観測 / モデル

【研究成果の概要】

エアロゾル・雲・降水過程の理解が不十分なため、気候変動予測に大きな不確定性が生じている。我々はエアロゾルの微物理特性（数濃度・粒径分布など）の理解の改善により、気候に影響を及ぼすエアロゾルの主要な過程を解明した。また素過程の理解を通して雲の微物理特性、降水粒子の生成、エアロゾルの湿性除去を解明した。エアロゾル・雲・降水測定のための先端計測器を開発し、航空機・地上観測を行い、鍵となる過程の理解を進展させた。それらの過程を正確に表現した世界最先端の領域モデルを開発し、観測との比較により各要素を段階的に検証した。モデルと観測データを組み合わせ、エアロゾルの雲・降水への影響を高精度で推定した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】215,150千円 (直接経費: 165,500千円、間接経費: 49,650千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17201003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エアロゾル / ブラックカーボン / 混合状態 / 雲凝結核 / 雲 / 間接効果 / 気候変動

【研究成果の概要】

エアロゾルがCCNとして作用するポテンシャル(CCN活性)は、主として、乾燥粒径、エアロゾル中の水溶性成分の量、エアロゾルの表面張力の三つの要素により決定されると考えられる。エアロゾルのCCN活性を定量化すること、及びCCN活性と雲粒子生成過程を定量的に結びつけるための研究を実施した。
A)都市大気エアロゾルのCCN活性支配要因
都市大気エアロゾル粒子の化学成分と内部混合状態をエアロゾル質量分析計(AMS)およびブラックカーボン(BC)粒径分布・混合状態測定装置で測定した。CCN活性の同時測定から、被覆が厚いBCは被覆成分の化学組成が支配要因であることを示した。また100nmの直径を持つBCはわずか数nmの被覆により1.0%程度の過飽和でCCN活性を持つことを初めて明らかにした。
B)CCN活性化の時定数
生成時にはCCN活性を持たないエアロゾルも時間の経過と共に、水溶性成分の凝縮によりCCN活性が増加すると考えられる。韓国済州島で取得されたデータを詳細に解析し、アジア大陸から2・3日かけて輸送されたエアロゾルのCC活性は主として、水溶性成分の量で決まることを示した。有機エアロゾルによる表面張力の低下もCCN活性の増加に寄与すると推定された。また、中国の北東部において、様々な時間経過を経た空気塊中のCCN活性を測定し、定性的に同様の結果を得た。
C)雲粒子測定装置の校正と測定の流体力学特性
標準粒子を用いた実験により光散乱型雲粒子計測器の校正を高精度で行なった。この測定器を航空機に搭載した形状での流体力学計算を行い、この装置による雲粒子の補足効率が十分に高いことを確認した。またCCN数から予測される雲粒子のサイズ分布をトラジェクトリーモデルで計算し、CCN-雲相互作用の感度の数値実験を行なった。これらの研究は、今後計画する航空機観測研究の基礎となる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】51,090千円 (直接経費: 39,300千円、間接経費: 11,790千円)