エアロゾルはどのくらい地球を冷やすのか？

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平成23年度
エアロゾルはどのくらい地球を冷やすのか？

エアロゾルはどのくらい地球を冷やすのか？

平成２３年５月３０日

国立大学法人広島大学
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

エアロゾルはどのくらい地球を冷やすのか？
- 有機エアロゾルによる雲形成能に関する新たな知見 -

広岛大学大学院理学研究科地球惑星システム学専攻?高桥嘉夫（教授）、古川丈真（大学院生）らの研究グループは、高エネルギー加速器研究机构（碍贰碍）放射光科学研究施设フォトンファクトリー及び厂笔谤颈苍驳-8を利用して、有机エアロゾル※1が大気中で水分を吸収する能力や、それによってもたらされる云を形成する能力（云形成能）が、これまでの予想よりも小さいことを示す研究成果を得ました。

本研究の成果はエアロゾルの地球冷却効果试算の正确さを向上させ、将来にわたる地球温暖化の正确な予测を行うことに大きく贡献すると期待されます。

１．背景

地球温暖化は、世界が直面している深刻な地球环境问题の一つです。温暖化対策を进めるには、温暖化が将来にわたりどのように変化するのか、正确に予测することが重要です。滨笔颁颁（気候変动に関する政府间パネル；2007年ノーベル平和赏受赏）がまとめたレポートでは、大気中を浮游する微粒子「エアロゾル」による云形成が地球を寒冷化する効果があることが报告されています。

エアロゾルが大気を浮游した场合、太阳光を反射して遮るため、地球を冷やす「直接効果」があります（図１）。また、エアロゾルに吸湿性の高い物质が含まれた场合、エアロゾルが大気中の水分を吸って云の核となり、云の形成を促します。この云も、やはり太阳光を反射し地球を冷却する効果があるため、吸湿性の高いエアロゾルは间接的に地球を冷却する「间接効果」を持ちます（図１）。滨笔颁颁では、この２つの冷却効果を区别して、地球温暖化に対する负の効果をそれぞれ定量的に示しています。その中で、云形成による间接効果は、直接効果より大きな冷却効果を持つとされていますが、エアロゾルの组成や吸湿性の不确定性に由来する误差が非常に大きく、エアロゾルの地球冷却効果の试算には大きな不确実性があることが示されています（図２）。そのため、エアロゾルの详细な吸湿性やそれによる云形成能の解明は、エアロゾルの地球冷却効果に係る科学的信頼性向上への课题となっていました。

２．研究手法と成果

间接効果をもたらす物质は、硫酸エアロゾルなどの无机エアロゾルと有机エアロゾルの2种に大别され、シュウ酸は有机エアロゾルの主要成分です。高桥教授らは、碍贰碍物质构造科学研究所の放射光科学研究施设フォトンファクトリー（茨城県つくば市）および厂笔谤颈苍驳-8（兵库県西播磨）を用いた齿线吸収微细构造法（齿础贵厂）※2で分析することにより、エアロゾル中のシュウ酸の大部分がカルシウムや亜铅などの金属イオンと错体※3を生成していることを见出しました（図３）。このことは、以下の点で重要であると言えます。

（１）シュウ酸は、カルシウム及び亜铅と错体を形成した场合、错体を形成していない场合に比べて吸湿性が1％以下に减少します。
（２）吸湿性が低下した场合、シュウ酸の云核形成能は减少します。
（３）そのため、シュウ酸が错体として存在していることは、これまで见积もられていたシュウ酸の间接冷却効果が、実际にはあまり大きくないことを示します。

本研究成果は欧州地球科学連合の学術雑誌Atmospheric Chemistry and Physics誌５月号に掲載の論文で発表されました。

论文名

「Oxalate metal complexes in aerosol particles: implications for the hygroscopicity of oxalate-containing particles（日本语名：エアロゾル粒子中のシュウ酸-金属錯体：シュウ酸を含むエアロゾルの吸湿性への影響）」
欧州地球科学連合の学術雑誌Atmospheric Chemistry and Physics誌５月号（オンライン掲載日2011年5月10日）

３．今后の展开

この结果は、他のジカルボン酸や有机酸も错体を作っている可能性を示唆しており、水溶性有机エアロゾルの冷却効果の议论には、共存している金属イオンの错生成を考虑する必要があることを示します。
これにより、今后の滨笔颁颁などによる地球温暖化の正确な予测やエアロゾルの地球冷却効果の正确な定量化に贡献すると期待されます。