神戸大学附属図書館デジタルアーカイブ
https://doi.org/10.24546/0100485452

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0100485452
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
Estimation of the Black Carbon Hastening Effect on Cryospheric Melting
極地におけるブラックカーボンによる融解速度促進効果のシミュレーション : 漂着面積に着目して
著者
著者名
Horii, Sumika
言語
English (英語)
収録物名
課題研究優秀論文集
巻(号)
2023
ページ
268-317
出版者
神戸大学附属中等教育学校
刊行日
2024-01
注記
令和5(2023)年度
抄録（自由利用可）
Like many other greenhouse gases, Black Carbon (BC) has been causing global warming by preventing sunlight reflection of ice. In addition, it uniquely causes continuous melting by enhancing heat transportation from sea to air. Today, additional research is required to visualize its straight effect on global warming. Through an experiment, this paper compares the volume change of natural and black carbon-covered ice under lowtemperature conditions to create a formula explaining the melting speed enhanced by BC. BC used in this experiment were synthesized from Benzene, mimicking the BC in the cryospheric regions generated from fossil fuels. Ice melting was observed using a timelapse video, analyzed by Image J, to calculate the mass transformation of ice periodically over time. Then, multiple regression analysis was run on these data using Python. As a result, it was found that BC hastens melting speed with statistical significance and can be expressed by this equation: (melting speed of ice ml/s) = 0.4690×BC% + 2.358×H – 8.813×T -47.00. (BC%: BC coverage H: humidity T: temperature in Celsius). It was found that BC coverage has a more decisive impact on melting than temperature. Through comparison with actual ice reduction speed in the Antarctic, this equation was proved to be reliable in specific conditions.
本研究は，PM2.5 の一種であるエアロゾルのブラックカーボンを人工生成し、光・熱放射と低温条件下でブラックカーボンの付着した氷塊の融解を解析し、極域におけるブラックカーボンの融解効果のシミュレーションを行いその影響を可視化する事を目的とする。化石燃料から発生するブラックカーボン（BC）は、他の多くの温室効果ガスと同様に、氷の反射を妨げることで地球温暖化の原因となっている。しかし、ブラックカーボンが地球温暖化に与える影響を可視化する先行研究は少ない。従って本論文では、低温条件下で自然の氷とブラックカーボンで覆われた氷の体積変化を比較し、BC によって促進される融解速度を算出する実験を行った。実験に使用したBC は、自然界におけるBC の生成要因の化石燃料と似た性質を持つベンゼンから合成したものである。氷の時間的な体積周期を計算するためにImage J（ソフトウェアアプリ）を使用し、解析にはPython 言語を使用した。その結果、BC は統計的に有意に融解速度を早めることがわかり、融解速度は次の式で表される。(氷の融解速度 ml/s) = 0.4690×BC% + 2.358×H –8.813×T -47.00.(BC%: BC 被覆率 % H:大気湿度 % T: 気温℃)また、BC の氷の融解速度促進効果は気温による促進効果よりも強いことが明らかになった。この式に気象庁による昭和基地にての気象データを入力し、南極大陸の氷の融解速度のシミュレーションと実際の氷縮小速度と比べた結果、双方に相関が見られた。
キーワード
Black Carbon (BC)
global warming
multiple linear regression
cryosphere
aerosol
カテゴリ
課題研究優秀論文集 ＞ 2023号（2024-01）
紀要論文