[論文レビュー] Aerosol contents at an altitude of ~2 km in central Himalayas

R. Sagar, Brijesh Kumar+4 more|ArXiv.org|Nov 8, 2002

Atmospheric aerosols and clouds被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、2002年初期の澄んだ空の日が68日間、中央ヒマラヤ地域の約2 km高度で、マルチウェルブレットソーラー放射計（MWR）を用いて昼間のエアロゾル光学濃度（AOD）を測定した。季節的サイクルが示され、冬に最小値、夏に最大値（冬の約4倍）を示す。これは、低地の平原からのエアロゾルの対流上昇に起因し、日中のAODが午前中に比べて高くなることが判明した。これは、谷間の太陽光路に沿って汚染物質が増加しているためである。

ABSTRACT

Aerosols, both natural and anthropogenic, play an important role in the atmospheric science, by imparting radiative forcing and perturbing the radiative balance of the Earth atmosphere system as well as by degrading the environment. To understand the effect of aerosols on our geo/biosphere system, it is essential to characterize their physical and chemical properties regionally because of the regional nature of their properties and the short lifetime. As most of the aerosol sources are of terrestrial origin the variability of their properties will be very large close to the surface. At higher altitudes, above the mixing region, and in the free troposphere, the aerosol characteristics have a more synoptic perspective; would be indicative of the background level and are useful to understand long-term impacts. Such systematic measurements of aerosols at high altitudes are practically non-existing in India. Realising the potential and need for such studies, an activity has been initiated at Manora Peak, Nainital in the Shivalik Hills of Central Himalayas at an altitude of $\sim$2 km. The present paper provides the preliminary results of these aerosol measurements. These daytime measurements are compared with the existing earlier nighttime measurements.

研究の動機と目的

• 中央ヒマラヤ地域の~2 km高度におけるエアロゾル光学特性を特徴づけること。この地域は高高度エアロゾルデータが限られている。
• 混合層上空の自由対流圏におけるエアロゾルの季節的および日周変動を理解すること。
• 新しく得られた日中のMWR測定値を、1964年から1988年の間の歴史的夜間星光減光データと比較すること。
• 地域気象およびエアロゾル発生源が高高度でのエアロゾル負荷に与える影響を評価すること。
• ヒマラヤ地域における長期的エアロゾル放射強制力および気候影響研究のためのベースラインデータを提供すること。

提案手法

• Manora Peak（Nainital、標高1965 m）で、10個の狭帯域フィルター（380–1025 nm、FWHM 6–10 nm）を備えたマルチウェルブレットソーラー放射計（MWR）を用いて、昼間のエアロゾル光学濃度（AOD）を測定した。
• AODは、1秒間隔の時間分解能を持つ連続的な太陽透過測定値を用いて、ラングレー図法により導出された。
• AODに観察された日周差異を踏まえ、データを午前（FN）および午後（AN）に分け、それぞれ別々に分析した。
• 夜間のAODは、1964年から1988年の間の800夜にわたるアーカイブ済み星光減光測定値を用いて、広帯域フィルター（360、450、550 nm、FWHM ~60 nm）から再構築された。
• 両データセットからの週単位平均AODを比較し、季節的傾向および日周対比を検討した。
• MWRのスペクトルデータ（380–1025 nm範囲）を用いて、AODの波長依存性を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中央ヒマラヤ地域の~2 km高度におけるエアロゾル光学濃度は、どのように季節的に変動するか？
• RQ2 この高度における午前と午後のAODに観察された日周差異の原因は何か？
• RQ3 新しく得られた日中のMWR測定値は、歴史的夜間星光減光データと比較して、季節的傾向にどのように差異を示すか？
• RQ4 本研究期間中のヒマラヤ自由対流圏におけるエアロゾル光学濃度の波長依存性は何か？
• RQ5 対流過程および地域的汚染源は、2 km高度でのエアロゾル負荷にどの程度影響を及ぼしているか？

主な発見

• 750 nmにおけるエアロゾル光学濃度（AOD）は、冬に最小値、夏に最大値を示す季節的サイクルを示し、冬の値のほぼ4倍に達した。
• AODの増加は、長波長（例：750 nm）で急激に顕著であり、これは夏に粗粒子エアロゾル負荷が増加していることを示唆している。
• 午後のAODは、午前のAODより0.02～0.2の間で一貫して高く、太陽光線が午後に汚染され、居住地がある谷間を通過するためである。
• 午前の光路は東側の清浄な山岳地帯を通るため、午後の谷間を通る汚れた光路よりもAODが低かった。
• 冬には夜間のAODが昼間のAODよりも高く、夏には逆に昼間のAODが夜間のAODを上回るという、日周対比の季節的逆転が観察された。
• AODの波長依存性は、夏に急勾配を示し、下層平原における強化された対流に起因する粗粒子エアロゾルの上昇と整合的であった。