北極における気候温暖化汚染物質の発生源は、放射性炭素同位体と大気コンピューターモデリングを含む最新の研究[1]によって分解されました。ブラック カーボン エアロゾルは、自然または人間の発生源の不完全燃焼に由来する小さな大気粒子です。山火事やディーゼル車の排出量 — CO2 と同じ .口語的に、ブラック カーボンはすすとも呼ばれます。
すすは「微粒子状物質」（または PM）の構成要素です。そのサイズは 2.5 マイクロメートル (PM2.5 と呼ばれることが多い) よりも小さいです。 ) — または最大。クモの糸の半分の厚さ。サイズが非常に小さいため、肺の奥深くまで容易に侵入したり、鼻から直接脳の領域に到達することさえあります。しかし、煤は私たちの健康に有害であるだけでなく [2]、気候にも影響を与えます。暗い粒子は太陽光を非常に効率的に吸収します。科学用語では、これを強力な正の放射強制力と呼びます。つまり、大気中の BC の存在が地球を加熱するのに役立っているということです。 「ポジティブ」とは、感覚ではなく、数学記号を指します。
すすの放射強制力は、二酸化炭素 (CO2 ）、しかし、気候を変えることにおけるすすの強さの範囲は、CO2 に関する私たちの確固たる知識よりもはるかに不確実です [3]です。すすは、CO2 の次に、トップ 3 に入る可能性が最も高いです。 (誰もが認めるNo.1)とメタン(CH4 別名天然ガス）。 CO2 ほどすすの気候への影響を突き止めることはできません いくつかの理由から:煤の排出量は、燃焼した燃料の量と、燃焼した燃料の単位あたりに排出される煤の量に大きく依存し、燃料の種類 (気体、液体、固体) やその他の燃焼条件 (技術) に依存します。 ）。ガス (CO2 そしてCH4 ）、すす（粒子）は、大気中の寿命がはるかに短い（数日から数週間）ため、惑星の周りに不均一に分布しています。この寿命は、理論的には、迅速な気候変動緩和の良いターゲットになります.実際には、ブラック カーボン (またはすす) は、大気中のどこにあるか、雲や雲形成成分とどのように相互作用するかに応じて、惑星を冷却する可能性のある他のガスや粒子 (硫酸塩など) と一緒に放出されます。
北極では、表面に堆積する煤（およびその他の光を吸収する不純物）が、下の雪や氷を溶かし、最終的に通常ははるかに暗い表面（岩や海水など）を露出させるという悪循環を開始し、より多くの太陽光吸収につながります。など（私たち科学者はこれを正のフィードバックと呼んでいますが、これも数学によるものです）。北極は、多くの理由から、地球の他の地域よりも速く温暖化しています。北極増幅と呼ばれるプロセスは、1896 年にスウェーデンのスヴァンテ アレニウスによって発見されました。スヴァンテ アレニウスは化学の研究でよく知られています (現在はグレタ トゥーンベリの遠い親戚として知られています)。
現在、すすの排出量を減らし、その気候への影響を軽減するために、コンピューター モデルをよく使用します。また、ポリシー決定に関する情報を提供する際にも最適なツールです。これらのコンピューター モデルは日ごとに改善されていますが、歴史的に、北極圏のすす濃度の季節性と振幅を取得するのに苦労してきました [4]。問題の一部は、これらのモデルがいわゆる「排出目録」から入力を得ていることです。これらのインベントリは、すすがどこで、いつ、どれだけ放出されるかをモデルに伝えます。これは、料理本の指示のようなものです。しかし、さまざまな料理本は、毎年のすすケーキに入るすすの量に同意していません.世界のブラック カーボン排出量を正確に見積もると、ギザの大ピラミッドとほぼ同じ大きさ (および重さ。石灰岩/花崗岩とすすの密度が似ているため) になります (約 7000 ギガグラム)。しかし、推定値の範囲は大きく異なります (2000 ～ 29000 ギガグラム、図 4)。これらのモデルと排出目録を修正するために、観測データに依存しています。再分析または微調整と呼ばれるプロセスにより、モデル シミュレーションが改善されます。
私たちの調査では、北極周辺のいくつかのサイトを調査し、サイトごとに連続して 1 年以上、合計 4 年間、微細なエアロゾル粒子を収集しました。黒色炭素濃度を分析し、放射性炭素同位体に基づいて燃料源の種類を決定しました。植物は、大気中の CO2 の光合成によって、大気中に自然に存在する放射性炭素を取り込みます。 .したがって、すべての生物は多かれ少なかれ同じ相対量の放射性炭素原子を持っています。これを類似の「同位体フィンガープリント」と呼びます。バイオマス燃焼からのすすは、それによって現代の放射性炭素フィンガープリントを持っています.植物が死ぬと、放射性炭素原子は崩壊するままになります。放射性炭素の半減期は 5730 年です。これは、化石燃料からの煤から放射性炭素が完全に失われていることを意味します。
煤の発生源には強い季節性があり、化石燃料の煤への寄与は、冬は 75%、夏は中等度 (60%) であることがわかりました。煤の濃度は、夏よりも冬の方が約 4 倍高くなります。異なるステーションでの BC の濃度も互いに比較的異なっていましたが、ソースはすべてのステーションで比較的均一であり、互いにほぼ季節的に同期していました (化石の冬が高く、化石の夏が少ない)。私たちが使用したモデルは、すす濃度のシミュレーションには非常に優れていましたが、発生源のシミュレーションにはやや劣り、バイオ燃料よりも化石燃料の方が優れていました。そして、私たちの場合、北極圏の BC 排出量の 90% が北緯 42 度以北の国に由来することを示しました。
この情報は、北極圏およびそれを超えた国々の協調的な排出削減をさらにサポートします。ただし、排出削減の主な焦点は (化石燃料) CO2 を対象とする必要があることに注意することが重要です。 排出されてからずっと（数世紀）後に気候に影響を与えるためです。そして、これらの発生源の減少は、すすの減少も意味します。すすも燃焼生成物だからです。
特にすすを対象とした削減は、粒子フィルターの設置（古いエンジンの改造と新しい車両への厳格な基準）、よりクリーンな燃料への移行、燃焼技術、または検査と保守プログラムの導入と実施によって達成できます。
参考文献:
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