気候システム論: 気候を変化させる要因

エーロゾルの役割

エーロゾルとは

「エーロゾル」(aerosolのドイツ語読み、英語読みならばエアロソル)は、 空気(あるいはその他の気体)の中に固体あるいは液体の微粒子が混ざり、 ほぼ空気といっしょに動いている(空気に対する落下がほぼ無視できる)ような状態、 あるいはその場合の微粒子物質をさす。 雲も、空気の中に水滴や氷の結晶が混ざっているものなので エーロゾルの定義に合っているが、 気象学の習慣では、エーロゾルには雲を含めないのがふつうである。 エーロゾルの放射に対する特性は、 硫酸液滴のように太陽放射を散乱はするがほとんど吸収しないものから、 すす (黒色炭素) のように太陽放射を大部分吸収するものまで、いろいろある。 なお、「塵」 (dus t)は学術用語ではないので定義がはっきりせず、 エーロゾルと同じ意味で使われることもあるが、 おもに砂や土壌の粒子からなるエーロゾルをさすことが多い。

エーロゾルの気候に対するいろいろな働き

エーロゾルの気候に対する働きとしては、 生態系への物質(元素)の供給も重要だと考えられている。 しかし、ここでは、放射プロセスを通じて気候システムのエネルギー収支に およぼす効果に限って述べる。 それだけでも、次に示すようないくつもの因果関係が考えられている。 区別のつごう上、IPCC [別ページ参照] 関係の文脈で大気放射の専門家が2005年ごろ使っていた表現 (たとえば[温暖化の参考文献リスト]にあげた 小池編(2006)の中島映至氏の部分を参照)を 「...」の形で示しておいたが、 将来も使われ続けるかどうかはよくわからない。

「直接効果」
エーロゾルが放射におよぼす効果には、 太陽放射の散乱・吸収と、地球放射の吸収・射出(温室効果)があり、 そのうちで定量的には太陽放射に関する効果のほうが大きいことが多い。 ただし太陽放射に対する効果はエーロゾル粒子の太陽放射反射率によって大きく違う。 全地球平均のように大まかにとらえる際には 「白いエーロゾルは寒冷化に働くが、 黒いエーロゾルは温暖化に働く」と考えてよさそうだ。
雲を介する効果 (気候システム内のフィードバック)
「準直接効果」
黒いエーロゾルの直接効果によって加熱が起こる結果、雲量(雲のしめる面積比)が減る。
「間接効果」
水蒸気が雲粒 (水滴または氷の結晶) になるには、 凝結核となるエーロゾル粒子が必要である。 同じ量の水蒸気が凝結する場合、 凝結核が多いほうが雲粒の数が多く、それぞれの粒は小さくなる。
「第1間接効果」
同じ水の量でも粒子が細かいほうが太陽放射散乱の効果が大きい。
「第2間接効果」
粒子が細かいほうが落下しにくいため雲の持続時間が長くなる (したがって時間平均した意味で雲の放射におよぼす効果も大きくなる)。
2007-06-18, 2009-04-02, 2009-06-14, 2024-05-02 (暫定)
増田 耕一
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