私たちは、温室効果ガスが長波放射の吸収と下層大気の加熱を通じて、気候変動の原動力として果たす役割をよく知っています。放射強制力のあまり知られていない参加者は、大気エアロゾルです。寿命が 1 週間程度と短いため、気候へのエアロゾルの影響は、CO2 のような長寿命の種の世界的な影響ではなく、地域的なものです。 そしてCH4 .これらの小さな粒子は、短波の可視放射を遮断することで気候を動かし、直接放射強制力として知られる下層大気に正味の冷却効果をもたらします。 CO2のように エアロゾルは化石燃料とバイオマス燃焼の生成物ですが、土壌やコンクリートの粉塵、海塩、有機生物起源の排出物からも形成されます。
さらに、これらの小さな粒子は、雲滴の種核を形成します。エアロゾルの数、サイズ、および化学的性質は、雲の反射率やアルベド、雲の寿命、降水確率などの雲の特性に影響を与えます。雲に小さな汚染エアロゾルを注入すると、雲の液滴サイズが小さくなり、雲のアルベドが向上し、雲の寿命も変わります。
エアロゾル、水、雲、および放射線は、大気を冷やしたり暖めたりすることで気候を乱し、水循環を変化させ、小規模な循環に影響を与える可能性のある複数のフィードバックを持つ密接に結合したシステムを形成します。この強制力を予測することは、それらの複雑な相互作用からだけでなく、空間と時間におけるこれら 4 つのパラメーターの変動性が高いためにも困難です。これらの相互依存性を理解するための最初のステップは、エアロゾルへの水の取り込みを特徴付けることです。
Journal of Atmospheric Research の論文では、エアロゾルの光学特性の変化、つまりエアロゾルが可視光をどのように散乱および吸収するかを研究することにより、エアロゾルのサイズと化学的性質に関連するエアロゾルの水の取り込みの変化を特徴付けました。この論文のデータは、オクラホマ州のエネルギー省気候研究施設でのエアロゾル吸湿性成長の長期研究から得られたものです。このサイトからのエアロゾルは、季節的な成長サイクルを持つ中緯度の農業地域の典型です。この研究から得られたデータと派生パラメータは、気候に対するエアロゾルの影響を定義するのに役立つ、より大きな気候モデルまたは衛星データ検索への入力として役立ちます。
エアロゾルが水の取り込みによってサイズが大きくなると、光のエアロゾル散乱が増加します。散乱光の量はエアロゾルの表面積に比例し、1um で 20% 増加します。 水の取り込みによる粒子の直径は、その粒子から散乱される光の約 44% の増加に相当します。エアロゾルのサイズと散乱光の波長および角度依存性との強い関係を利用して、粒子サイズがエアロゾルの吸湿性成長の可能性とどのように相関しているかを測定します。次に、エアロゾルの化学的性質を、エアロゾルの無機成分と有機成分を質量分析計で測定して、そのサイズと吸湿性成長に関連付けました。
この作業の結果は、エアロゾルの吸湿性成長挙動がエアロゾル サイズ モードによって異なることを示しています。小さいモードでの %RH の水のエアロゾル取り込みは、エアロゾルのサイズとともに増加しました。一方、より大きなモードでの %RH での水の取り込みは、粒子サイズとともに減少しました。エアロゾルの化学的測定値は、有機組成が減少し、無機塩組成がより小さなモードで粒子サイズとともに増加することを示すことにより、この挙動を説明するのに役立ちました。より大きなエアロゾルモードでのサイズの増加に伴う成長の低下は、疎水性のダスト粒子からの大きな寄与による可能性が高い.
より大きな気候フレームワークでは、モデルはこの情報を使用して、エアロゾルが雲に及ぼす影響と、有機物、硝酸塩、硫酸塩、および粉塵の放出による放射強制力を予測できます。火災パターン、土壌水分、化石燃料の燃焼の変化は、エアロゾルのサイズ、化学、水の取り込みを変化させ、ひいては地球のエネルギー バランスと雲の特性を変化させます。
この研究、SGP からの 7 年間のエアロゾル散乱吸湿性成長測定:水の取り込みに影響を与える要因は、Journal of Geophysical Research:Atmospheres に最近掲載されました。 .
