2010年度富士山測候所　研究報告書（速報　その８）

氏　名：キャリン・セレグリ  Karine Sellegri
所　属：物理気象研究所　フランス国立科学研究センター LaMP, CNRS

共同研究者氏名・所属： 

松木　篤 （金沢大学　フロンティアサイエンス機構）

ジュリアン・ブーロン（物理気象研究所　フランス国立科学研究センター）

Atsushi Matsuki  (Frontier Science Organization, Kanazawa University)

Julien Boulon 　(LaMP, CNRS)

研究テーマ： 富士山山頂における新粒子生成の観測

New Particle Formation Events at Mont Fuji

研究結果：

    気候変動の問題でとかく槍玉に上るのはCO2などの温室効果ガスだが、実は大気中に浮遊する目に見えない大きさの微粒子（大気エアロゾル）も太陽光を吸収、散乱することで直接気候に影響を与えている。このほかにも大気エアロゾルは水蒸気が凝結して水滴を結ぶ『雲粒の種』（＝雲凝結核）としても働くので、極端な話、そもそも大気エアロゾルがなければ雲は存在できず雨も降らなくなってしまう。このように大気エアロゾルは雲との関わりを通じて間接的にも気候に大きな影響を及ぼしている。

    研究テーマにもある「新粒子生成」とは文字通り新しい粒子が生まれることで、粒子の素となるガスが集まって粒子が新しく生成する現象のことを指す。通常、都市部の汚染大気のようにもともとたくさんの粒子が存在する状態では、既存の粒子にガスが吸着されてしまい、新しい粒子は生まれず粒子の数自体に大きな変化は起きない。しかし、比較的清浄な空気で一定の条件がそろうと爆発的に小さな粒子の濃度が増えることがある。この新粒子生成メカニズムについてはまだまだ不明な点が多く、雲の種が増える重要な過程の一つとして注目されている。

    この研究は、飛行機を使った観測などにくらべ、上空の清浄な空気を継続的に計ることができる『観測タワー』としての富士山の特徴を最大限に活かし、ガスと粒子の間をとりもつ大気イオン（ナノメートルサイズ、1mmの約1/1,000,000）の濃度変化を監視することで、新粒子生成の瞬間を捉えることを目的としている。2010年度夏の観測では昨年に引き続き、日本とフランスの共同研究チームが山頂にイオンカウンターを持ち込んだ。幸い観測は順調に推移し、1カ月以上にわたって連続的なデータを得ることができた。図1は8月5日に富士山山頂で観測されたマイナスイオン濃度の変動を示す。午前9時半前後に数時間にわたる急激なイオン濃度の増加と成長が見られる。この日の山頂は非常に穏やかな晴天に包まれ、雨天時に見られるレナード効果＊のイオン増加パターンとは全く異なっていた。この例は新粒子生成がまさにその場で起きていたことを示唆している。今後は気象条件、微量ガス成分、より大きな大気エアロゾル濃度との比較を通じて、新粒子生成が起きる条件のより詳しい解析を行う予定である。

    ＊水滴が破裂するときに大気イオンが増加する現象。滝の近くなどでマイナスイオンが多いと言われる要因。





英文：

    Climate change is not just about CO2, but microscopic particles (atmospheric aerosols) also play a major role. They regulate today’s climate either by interfering with solar and terrestrial radiation, or indirectly by acting as seeds of cloud (or cloud condensation nuclei) upon which water vapor condense onto. In short, without the aerosols, there will be no cloud (or rain).

    The “new particle formation” in the title literally refers to an event by which new particles are formed in the atmosphere through condensation of precursor gases. Such gases are often adsorbed on preexisting particles (e.g. in polluted environments) and there will be no net change in the number of particles. On the other hand, explosive blooms of tiny particles have been observed in rather clean environments. The condition or mechanism that triggers the new particle formation is still not very well understood, but attracted much attention as an important pathway for increasing the number of cloud condensation nuclei.

    This project aims at capturing the exact moment of new particle formation by monitoring the concentration of atmospheric ions (nanometer sized, 1/1,000,000 of millimeter) which mediate gases and particles. Unlike airborne measurements using aircrafts, the project takes full advantage of the summit of Mt. Fuji (3,776m) as a “monitoring tower” for continuously measuring rather clean air aloft. Since last year, joint French and Japanese team has been installing an ion counter at the summit during summer season. The 2010 campaign ended in an overall success with over one month’s worth of continuous data. Figure 1 shows the variation of negatively charged ion concentration in 5 August, 2010. There was a drastic increase and growth of ions around 9:30LST lasting more than few hours. On this day, weather was fine at the summit and the ion growth pattern was completely different from that typically found during rain (Lenard effect*). This example strongly suggests that the new particle formation indeed took place at the site. We plan to compare with the meteorological parameters, trace gases and aerosol concentrations to analyze the condition of such event in more detail.

*Lenard effect: phenomenon by which atmospheric ions are formed through bursting water droplets.

研究成果の発表：

    国内外の学会等で順次解析結果を発表し、日仏チーム共同で科学雑誌での論文発表にむけた準備を進める予定。

（参考）
プロジェクト計画： 富士山山頂における新粒子生成の観測