起源を解明: 科学者が気候に影響を与える微粒子の誕生を分析

Tokyoエネルギー省のパシフィック・ノースウェスト国立研究所の科学者たちは、気候に影響を与えるエアロゾル粒子の生成過程における重要なプロセスを発見しました。エアロゾル粒子は非常に小さく、ナノサイズのこともありますが、その影響は気候や健康に大きく及びます。これらの粒子は天候に影響を与え、毎年300万人以上の早期死亡に関連しています。これらがどのように形成されるかを理解することは、研究者にとって難しい課題でした。

EAGLESプロジェクトのチームは、世界規模でのエアロゾルと雲の相互作用の研究に集中しており、いくつかの重要な発見をしました。

• 地球規模の気候モデルに11の新しい粒子形成経路を統合しました。
• これらの経路が発生する地域を特定しました。
• 地球の気候に与える潜在的な影響を評価しました。

粒子は様々な方法で形成される。一次エアロゾルは、ほこりや灰のような直接的な源から発生する。一方、二次エアロゾルはガスから大気中で生成される。EAGLESチームはこの二次エアロゾルを研究し、中央アマゾンや東南アジアの熱帯雨林の上空で新しい粒子の高濃度を発見した。現在の気候モデルでは、これらの高濃度を見逃すことが多く、粒子数を過小評価するか、誤った高度に配置されている。

チームはDOEの地球システムモデルE3SMに新たな経路を追加し、実データで観測された粒子のピークと一致させました。その結果、多くの新粒子が上部対流圏で形成されることが判明しました。この更新により、世界中の粒子濃度に対する理解が大きく向上し、以前の推定よりも約3倍の量が明らかになりました。

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エアロゾルは雲の形成において重要な役割を果たします。水蒸気はこれらの粒子に凝縮し、雲を生成します。粒子の組成や大きさなどの特性は、雲が雨をもたらすか、それとも太陽光を宇宙に反射するかを決定します。これは地球の気候に影響を与えます。研究者たちは、地域で生成された粒子が、熱帯および中緯度の海洋上で雲を形成する物質の最大80%、ヨーロッパや米国東部では最大65%を占めることを発見しました。

エアロゾルが気候にどのように影響するかを理解することは、地球温暖化対策として排出量が削減された場合の気候変動の予測において重要です。主任研究員のポー・ルン・マ氏は、正確な地球システムモデルの必要性を強調しました。これらのモデルは、異なる排出シナリオをテストし、気候変動を予測します。優れたモデルは、より信頼性の高い予測をもたらします。

王海栄氏は、エアロゾル粒子が気候にどのように影響するかを完全に理解するためには、さらなる研究が必要であると述べました。しかし、この研究は気候科学への理解を深め、疑念を減らすために重要です。

この研究は、アメリカ合衆国エネルギー省の生物学および環境研究プログラムによって資金提供され、National Energy Research Scientific Computing Centerのツールを使用して行われました。この研究には、清華大学、国立大気研究センター、カーネギーメロン大学、カリフォルニア工科大学、中国海洋大学、南京大学、厦門大学、復旦大学を含む複数の機関が関与しています。