アマゾン川流域地帯上空の熱帯自由対流圏の酸化された有機分子

アマゾンの熱帯雨林から出てくるのは、水蒸気だけで無く胞子等、雲凝縮核の元になる粒子の放出もある。以下、機械翻訳。
アマゾン川流域地帯上空の熱帯自由対流圏の酸化された有機分子
概要
熱帯自由対流圏 (FT) における新粒子形成 (NPF) は地球規模で
雲の性質と気候に影響を与える雲凝縮核の重要な源。
生物起源の揮発性有機物から生成される酸化有機分子 (OOM)
化合物は、熱帯 FT でのエアロゾル形成に寄与すると考えられていますが、
直接の化学的観察なし。 その場 分子レベルのOOMを実行しました
海抜5240メートルのボリビアのチャカルタヤ駅での測定。
アマゾン川流域の西端。 初めて、OOM の存在を実証し、
主に 4 ～ 5 個の炭素原子を持ち、気相と粒子相の両方で同時に
アマゾン川流域の熱帯 FT エア。 気団の歴史と組み合わせたこれらの観測
分析は、観察されたOOMが、から放出されたイソプレンにリンクされていることを示しています
数百キロ離れた熱帯雨林。 粒子相測定に基づいて、
これらの化合物が新しく形成された粒子の成長に寄与できることを発見し、
熱帯の自由対流圏での新しい粒子形成にとって潜在的に重要です
大陸規模。 したがって、私たちの研究はエアロゾル形成の理解を深めます
熱帯地方でのプロセス。
序章
熱帯の自由対流圏 (FT) は、多数のエアロゾル粒子をホストできます。
雲凝縮核（CCN）として、地球規模で気候システムに影響を与えます
スケール (Williamson et al., 2019; Weigel et al., 2011)。 大気新粒子
形成 (NPF) は、熱帯の FT で一貫して観察されており、
超微粒子（UFP、ここで定義）の濃度（粒子数）
直径が 10 ～ 50 nm の粒子として) 航空機を使用しているため、
FT エアロゾルの重要な発生源 (Williamson et al., 2019; Weigel et al., 2011; Wang
ら、2016; Andreae et al., 2018)。 から生成される酸化有機分子 (OOM)
メソスケールで FT まで運ばれる生体揮発性有機化合物 (BVOC)
対流システムは、エアロゾルを形成する重要な成分であると仮定されています。
低温での揮発性の低下 (Williamson et al., 2019; Weigel et al., 2011;
Andreae et al., 2018; クルマラら、2006 年。 パーマーら、2022)。
最近のモデリング研究では、生体関連の NPF が FT を支配する可能性が高いことが報告されています。
アマゾン川流域のような熱帯 BVOC 放出ホットスポットでのエアロゾル形成 (Zhao et al., 2020;
パーマーら、2022)。 OOM の化学組成を解明する必要があります。
モデルシミュレーションを拘束し、メカニズムの理解を深め、
熱帯 FT における生物起源の NPF の影響 (Zhao et al., 2020)。 直接
これまでの観察は、必要な化学機器を欠いた空中研究に限定されています (Williamson et al., 2019; Weigel et al., 2011; Wang et al., 2016;
Andreae et al., 2018)。 南半球高高度 粒子の実験
Nucleation And growth (SALTENA) キャンペーン ((Bianchi et al., 2021) および Methods を参照)
一連の最先端技術を使用して、OOM の分子レベルの直接観察を実施
ボリビアの全球大気監視 (GAW) ステーションの質量分析計
アマゾン盆地の西端にあるチャカルタヤ (CHC; 海抜 5240 m)
（図S1）。 これらの測定は、CHC での長期観測を補完するものでした。
粒子数サイズ分布と同等のブラック カーボン (eBC)。 このキャンペーンには、
ラグランジュ粒子分散を使用して、96時間の気団履歴を再構築しました
到着する気団の起源と足跡を決定するためのモデル FLEXPART-WRF
CHCで（（Aliaga et al。、2021）および方法を参照）。


図 1. 2018 年 1 月 10 日の夜に CHC で観測された アマゾン川流域 FT イベント。a、水平
から導き出された垂直統合されたソース受容体関係 (SRR、時間単位) のプロファイル
FLEXPART-WRF モデルで、21:00 から 00:00 までの平均 (現地日時、UTC-4)。 半透明の円は、モデルの水平出力ドメインを示します。 モデルの出力は 1 時間単位です
時間解像度。 カラー バーは、パッシブ エア トレーサーの SRR 値を示します。 b、の垂直プロファイル
半径方向に統合された SRR。21:00 から 00:00 までの平均。 黒い陰影は、
駅近の地形。 c、WVMR および eBC の濃度。 灰色の網掛け部分は、
WVMR ≤5.5 g kg-1 および eBC ≤0.08 µg m-3 (方法) で識別される FT イベントの正確な期間。 d、
UFP (直径 10 ～ 50 nm) および蓄積モード粒子 (直径 100 ～ 500 nm) の濃度。
e、硝酸塩ベースのCI-APi-TOFによって測定された酸化有機分子（OOM）の濃度。
炭素原子の数に基づいてグループ化されています (C4-5、C6-8、および C≥9)。 C≥9 OOM 濃度は、この FT イベント中のほとんどの時間、CI-APi-TOF (メソッド) の検出限界を下回っています。


図 2. FT イベントがある期間と FT がない期間に測定されたパラメータの変動
イベント (非 FT)。 調査期間中（2018年1月）の夜間データのみを掲載。 a、WVMR
濃度。 b 、eBC質量濃度。 c、UFPの数濃度。 d、番号
蓄積モード粒子の濃度。 e、C4-5 OOM の濃度。 f、濃度
C6-8 OOM。 g 、C≥9 OOMの濃度。 C≥9 OOM の濃度は検出に近かった
留学期間中の制限。 炭素原子が 4 つ未満の OOM (ここには表示されていません) はほとんどが
マロン酸 (C3H4O4) やシュウ酸 (C2H2O4) などの小さな有機酸で構成されています。
生物起源と人為起源の両方に由来する可能性があります。 ボックスとひげは、
10、25、50、75、および 90 パーセンタイル。 ノッチは、中央値の 95% 信頼区間を示します
価値。 FT イベントおよび非 FT 期間のデータ ポイント数 (10 分単位) は 370 であり、
それぞれ842。


図 3. 2018 年 1 月に CHC でさまざまな条件で観測された OOM の化学組成。
a および b、(a) 炭素、水素、および酸素原子 (CHO) および (b) を含む OOM の濃度
炭素、水素、酸素、および窒素原子 (CHON) は、すべての FT イベントで平均化されています。 OOM はグループ化されています
炭素原子数の関数として異なる酸素原子数を持つ。 の寄与に注意してください。
硝酸塩 (-ONO2) 官能基から OOM への揮発性は、アルコール (-OH) 基に匹敵します。
同じ実効 O:C 比29。 c および d、(c) CHO および (d) CHON OOM の平均濃度
夜間の「非 FT」期間 (19:00 ～ 06:00)。 e および f、(e) CHO および (f) CHON の濃度
CHC が近くのラパスからの BL 空気の影響を受けた日中 (07:00 - 18:00) の OOM の平均
– エルアルト大都市圏。 g、2018 年 1 月の C4-5 CHO と C4-5 CHON の相関 (含む)
昼間と夜間の両方のデータ)、WVMR で色分けされています。 ここで、FT イベントは下の矢印で示されています。
WVMR およびより高い OOM 濃度。


図 4. イソプレン OOM のライフ サイクルと、熱帯 FT における NPF での役割。 そう、イソプレン
アマゾンの熱帯雨林から放出された水は、メソスケールの対流システム (対流
雲) 熱帯 FT に。 雲の中の除去プロセスから生き残ったイソプレン (例えば、
雲水流星) は、ヒドロキシルラジカル (OH)、ヒドロペルオキシルラジカル (HO2)、および窒素と反応します。
対流雲で雷によって生成された酸化物 (NO および NO2) (Brune et al., 2021)。 クラウドで
流出、イソプレン OOMs (C4-5 CHOs と C4-5 CHONs) が形成されます。 これらの OOM は潜在的に
粒子成長の重要な要因 (中央)。 また、長距離輸送にも耐えることができます。
熱帯 FT の下部および中部地域で、大規模なエアロゾル形成に寄与しています。
熱帯（左）。


図 S1。 a、CHC の位置を示す Google Earth 衛星画像、b、ラパス - エルアルト大都市圏
エリア。 黄色の輪郭は、アマゾン盆地の境界を示しています (Charity et al., 2016)。


図 S2。 19:00 ～ 03:00 の 1 時間ごとの 96 時間の WRF-FLEXPART 気団履歴とフットプリント
2018 年 1 月 10 日の夜。カラー バーは、に統合されたパッシブ エア トレーサーの SRR を示します。
ラジアル方向。 黒い網掛け部分が駅周辺の地形。 低い SRR
CHCに近い領域の強度は、パッシブエアトレーサーの滞留時間が短いためである可能性があります。
半透明の円は、モデルの水平出力ドメインを示します。