a paper in science advances

 偶然とは恐ろしいもので、同じ日に全く別の内容の論文が出ています。

Isotopic evidence for acidity-driven enhancement of sulfate formation after SO₂ emission control

in Science Advances

こちらは著者15名の論文。

以下、要旨をかみ砕いてご説明

大気中で二酸化硫黄(SO₂)から生成される硫酸エアロゾルは、気候変動や健康影響との関連から重要な物質とされています。SO₂排出量は規制によって1980年以降の30年間で約7割削減されたものの、大気観測やアイスコアの分析から、硫酸エアロゾルの減少は5割程度にとどまっていることが知られていました。

この減少鈍化のメカニズムが特定されていないことが、効果的な削減策の策定や正確な気候変動予測の足かせとなっていました。

本研究では、北極グリーンランドのSE-Domeアイスコアの試料を使った硫酸の三酸素同位体組成 （Δ¹⁷O値）の分析により、過去60年間の大気中の硫酸エアロゾルの生成過程を復元しました。

Δ¹⁷Oは成層圏オゾンなど、成因によって特有の値を持つので、アイスコアに含まれるSO₂のΔ¹⁷Oを測ることで、どの生成過程がどれくらい寄与していたか、を見積もることができます。

例えば、大気中でSO₂がOHと反応してH₂SO₄ができる場合はΔ¹⁷O=0‰、雲粒の中でオゾンと反応する場合はΔ¹⁷O=6.4‰、H₂O₂と反応する場合はΔ¹⁷O=0.8‰、O₂と反応する場合(TMI)はΔ¹⁷O=-0.1‰、と言った具合に。

そして、この雲粒の中の反応過程がオゾン寄りになるか、H₂O₂寄りになるか、TMI寄りになるか、は雲粒の酸性度(pH)で決まってきます。

研究では、アイスコアの分析に加え、GEOS-Chemという全球大気化学輸送モデルをもちいて酸化過程の寄与率を見積もりました。

その結果、この期間に大気中の酸性度が減少したため、排出されたSO₂から硫酸への酸化反応が促進される「フィードバック機構」が作用していたことがわかりました。酸性度の減少は、SO₂削減による酸性物質の減少に加え、施肥などによるアンモニアなどのアルカリ性物質の排出増加によると考えられます。

規制対象ではなかったアルカリ性物質の排出が、硫酸エアロゾルの減少鈍化の原因であったという本研究の結果は、今後の効果的な大気汚染の緩和策の策定や、将来の気候変動予測の高精度化に役立つと期待されます。

当研究室からは、cozyとryuさんが参加しました。ryuさんはSE-Domeアイスコアの分析全般に協力、cozyは大気中の硫酸エアロゾル生成過程のモデル計算を担当しました。

といっても、出版された論文からはcozyの協力した部分は跡形もなくなっていて、この話を最初に投稿した先でいろいろ指摘された結果、すべてGEOS-Chemに置き換わってます。

第一著者のshoheiさんのイケイケっぷりと、SE-Domeアイスコアを絞りつくして論文を出版しまくるyoshiさんの剛腕が素晴らしいチームです。

そんな北大チームは二本目のより長いアイスコアを掘削すべく、ただいまグリーンランド、クルスクで氷床に上がる前の準備中です。ウチからはmasaさんが職をなげうって参加中。