国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院環境学研究科の河合 慶 研究員と松井 仁志 准教授は、国立極地研究所の當房 豊 准教授との共同研究で、夏から秋にかけて積雪の融解に伴って北極の陸域から大気中に放出されるダスト（北極ダスト）が、北極域の下層雲（高度約０～３kmの雲）での氷晶（微小な氷の結晶）の形成において重要な役割を果たしていることを、気候モデルによる数値シミュレーションによって初めて明らかにしました。近年の観測により、北極ダストは一般的な砂漠起源のダスト（黄砂など）と比べて、氷晶核（氷晶が形成される際の核）に非常になりやすいことが示されています。本研究では、この観測結果を全球気候モデル^注2）に初めて導入し、北極ダストが夏から秋にかけて北極域の下層雲での氷晶の形成を強力に促進する重要な役割を果たすことを定量的に明らかにしました。この結果は、北極域の急速な温暖化に大きな影響を与えている北極域の下層雲の分布や寿命を理解する上で重要な手がかりとなり、地球温暖化や気候変動の予測精度向上につながることが期待されます。
本研究成果は、2023年4月26日付地球物理学分野の国際学術誌「Geophysical Research Letters」に掲載されました。
　

【ポイント】

・ 気候モデルによる数値シミュレーションによって、夏から秋にかけて北極の陸域から放出されるダスト（北極ダスト）が、北極域の下層雲（高度約０～３kmの雲）での氷晶の形成を強力に促進する重要な役割を果たすことを初めて明らかにした。
・ 北極域における氷晶核^注1）の分布やその雲への影響の推定において、北極ダスト特有の氷晶核に非常になりやすい特性を考慮する必要があることを示した。
・ 本研究の成果は、北極域の急速な温暖化に大きな影響を与えている北極域の下層雲の分布や寿命を理解する上で重要な手がかりとなり、地球温暖化や気候変動の予測精度向上につながることが期待される。

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【用語説明】

注１） 氷晶核：
大気中で氷晶（微小な氷の結晶）が形成される際の「核」となる微粒子（エアロゾル）。氷晶核が存在しない場合、雲内の水滴（雲粒）は表面張力の関係で約－37℃以下にならないと凍結しないが、氷晶核が存在する場合、約－37℃～0℃でも水滴は凍結し、氷晶が形成される。

注２） 全球気候モデル：
地球全体の大気を緯度・経度・高度の３次元方向に細かい格子に分割し、それぞれの格子での気象要素（気温、風速など）や物質の濃度（水蒸気、微量気体成分、微粒子など）の時間変化を、流体力学、熱力学、化学などの法則に従って計算する数値モデル。本研究で用いた名古屋大学の全球気候モデル（CAM-ATRAS）は、微粒子の大気への放出、大気中の輸送・変質、降水などによる除去といった過程を考慮して、数ナノメートルから数十マイクロメートルの大きさを持つ大気微粒子の時空間分布を計算する。本研究では、北極ダスト特有の非常に高い氷晶核能と一般的な砂漠起源のダストの氷晶核能を考慮し、ダスト由来の氷晶核の時空間分布や数濃度を計算した。

【論文情報】

雑誌名：Geophysical Research Letters
論文タイトル：Dominant role of Arctic dust with high ice nucleating ability in the Arctic lower troposphere
著者：^*Kei Kawai¹, ^*Hitoshi Matsui¹, and Yutaka Tobo^2,3
　1 名古屋大学大学院環境学研究科
　2 国立極地研究所
　3 総合研究大学院大学
DOI：10.1029/2022GL102470
URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL102470

【関連論文】

雑誌名：Nature Geoscience (2019)
論文タイトル：Glacially sourced dust as a potentially significant source of ice nucleating particles
著者：Yutaka Tobo, Kouji Adachi, Paul J. DeMott, Thomas C. J. Hill, Douglas S. Hamilton, Natalie M. Mahowald, Naoko Nagatsuka, Sho Ohata, Jun Uetake, Yutaka Kondo, and Makoto Koike
DOI：10.1038/s41561-019-0314-x
URL：https://www.nature.com/articles/s41561-019-0314-x
プレスリリース：https://www.nipr.ac.jp/info/notice/20190326.html

【研究代表者】

大学院環境学研究科　松井 仁志　准教授
http://has.env.nagoya-u.ac.jp/~matsui/