Elucidating the importance of anthropogenic iron deposition from the atmosphere to the ocean

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大気中の微粒子（エアロゾル）に含まれる鉄は、外洋域まで輸送されたのちに海洋に沈着すると海洋表層の生物一次生産を変化させ、地球の炭素循環や長期的な気候変化に影響を及ぼす。本研究では、新たな広域航空機観測データと全球エアロゾルモデルの計算を組み合わせることで、化石燃料の燃焼等の人間活動によって大気に放出する粒子に含まれる鉄（人為起源鉄）の外洋域における大気濃度と沈着量の推定を高度化する。また、将来の人為起源鉄の放出量推計データを作成し、外洋域における可溶性鉄の沈着量とその放出源寄与の将来変化を予測する。令和4年度は、これまで申請者と受入研究者が使用してきた全球エアロゾルモデルCAM-ATRASに、人為起源、バイオマス燃焼起源、土壌起源の鉄粒子を導入し、これらの成分の放出・輸送・除去過程を計算できる数値モデルを開発した。人為起源鉄については、マグネタイトやヘマタイトなど5つの鉱物組成を考慮した。次に、米国コロラド州立大学が近年作成した人為起源鉄の全球放出量データを用い、2009年から2018年の全球モデル計算を行った。そして、南大洋域における人為起源鉄の質量濃度の鉛直分布や鉛直積算濃度について、広域航空機観測（HIPPO、ATom航空機観測）と数値モデル計算の比較を行った。その結果、モデル計算では観測された人為起源マグネタイトの質量濃度を大きく（1桁程度）過小推定している海域・高度があり、南アフリカなどで人為起源鉄の放出量を過小推定していることを示唆した。また、人為起源鉄と同様の放出源を持つと考えられる黒色炭素粒子の将来放出量シナリオ（SSPシナリオ）を基に、将来の人為起源鉄の放出量データを作成した。2100年の放出量データを用いた計算を実施し、南大洋域における将来（2100年）の可溶性鉄の全沈着量が現在と比べて20～50%程度減少することを示した。