国立先进产业技术研究所 [会长 中钵良二]（以下简称“AIST”）环境管理研究部 [研究主任绪方敦] 大气环境动态评估研究小组兼康直树和国立大学法人北海道大学 [校长名和丰治] 工学研究科副教授村尾尚人，北极研究中心泰平安成助理教授为山梨大学研究生部副教授松本清（院长：岛田真二）、北海道研究机构环境科学研究中心环境保护主任野口泉（院长：田中芳胜）、名古屋市环境科学研究中心研究主任山口隆（主任：中井升）、环境科学室池森文和与研究人员合作，北海道札幌市和利尻岛元素碳（烟灰）我们首次通过分析20年来地球表面沉积的颗粒物数量的变化，发现每年沉积量的变化非常大。
这次，我们重点关注了当地政府研究机构在酸雨研究中使用并长期保存的薄膜过滤器，并设计了一种提取和分析其中收集的烟尘的方法。观察20年来地表烟尘颗粒沉积量的变化发现，2000年至2001年大量黄沙到来期间，烟尘颗粒沉积量显着增加，这表明包括烟尘在内的空气污染物可能与黄沙同时大量输送到日本高纬度地区。
当烟灰沉积在冰雪表面时，会降低阳光的反射率并改变热平衡，从而影响气候。在这种情况下，烟灰颗粒沉积量的逐年波动极大，这表明仅使用短期沉积数据在使用气候模型验证沉积量时可能会出现问题。
该研究结果发表于2020年3月18日（英国夏令时间）的一篇论文科学报告
本研究方法总结图
煤烟颗粒是由化石燃料燃烧和森林火灾期间的不完全燃烧产生的。当释放到大气中的烟灰落在冰雪表面，使其变黑时，阳光的反射率就会降低（雪污染）。这增加了地球表面接收到的太阳能量，从而提高了地球表面和表面附近大气的温度。另外，随着气温升高、冰雪融化，反射率较低的地面和海面暴露出来，进一步降低了地表的反射率。烟尘造成的雪污染效应自20世纪80年代以来就被指出是气候影响问题的一个要素，为了澄清实际情况，我们将在世界各地的冰冻圈中收集雪面及其附近的积雪并测量烟尘的量。“现场”观察已进行。
另一方面，中纬度地区获得的烟尘颗粒沉积量的长期连续数据大部分是通过从喜马拉雅山和阿尔卑斯山的冰川中钻孔收集的雪和冰芯（圆柱形雪和冰样本）进行分析的。但这些采样点位于中国沿海西风的迎风面，而中国已成为全球最大的烟尘排放国，因此不适合评估背风面烟尘颗粒的影响。也有利用漏斗直接收集到达地表的含有烟尘颗粒的雪和雨水的观测，但迄今为止最长的连续观测期已达三年半。
自 20 世纪 70 年代中期以来，日本地方政府的环境研究机构一直在收集降水用于酸雨研究。早期，使用向上的漏斗收集降水并储存在降水收集箱中。该漏斗与降水收集仓之间设置有薄膜过滤器，用于去除土壤颗粒，但该过滤器通常在收集降水时被丢弃。然而，北海道环境科学研究中心（现为北海道研究机构）自 20 世纪 80 年代以来一直在札幌和利尻岛进行观测，并一直储存使用过的薄膜过滤器。一旦烟灰颗粒到达地球表面，它们就会被薄膜过滤器收集，因此我们分析了保存下来的薄膜过滤器上的烟灰量，并首次阐明了长期历史烟灰颗粒沉积数据。
安装在室外的沉积采样器
AIST 设计了一种分析薄膜过滤器中的烟灰颗粒的方法，并分析了保存的薄膜过滤器上收集到的烟灰量。对1993年至2012年札幌市使用的薄膜过滤器进行分析后发现，每年地面上的烟尘沉积量变化很大，其中2000年至2001年沉积量特别大。十年后，从2010年至2011年，再次测量到稍多的沉积量（图1）。
图1 札幌市和利尻岛单位面积年烟尘沉积量
(带*的数据包含缺失月份，因此是年沉积量的参考值)
中国位于日本西风带上风带，是烟尘的主要来源地，预计中国产生的烟尘颗粒量随时间的变化会影响日本沉积的烟尘颗粒量随时间的变化，但没有发现中国估算的烟尘颗粒产生量与札幌或利尻岛的沉积量之间存在关系。 2000年至2001年期间大量沙子沉积的原因被认为是这两年全国范围内的黄沙事件急剧增加。根据利尻岛其他物质的观测数据推测，在大量黄沙输送的同时，烟尘等空气污染产生的细小颗粒也被高浓度输送，并通过降水大量沉积。另外，图1显示了利尻的下午10虽然同时显示了年平均浓度，但2001年出现了较高浓度，反映出该年黄尘输送量较大。
为了计算高纬度地区、冰川等冰雪表面的烟尘沉积量，采用三维全球数值（气候）模型来计算烟尘的大气输送和沉积量，该模型可以根据地球各区域的排放数据，在空间和时间上连续计算大气、地表、海洋等的物理和化学变量。这些气候模型是利用雪和冰中烟尘浓度等实测数据进行验证的，但本研究发现烟尘颗粒沉积量的逐年波动极大，因此利用特定时期的一次性观测数据或较短的几年数据来验证气候模型很难捕捉到波动的全部程度，这可能会导致气候模型验证出现较大误差。因此，需要在较长时间内利用更多的观测数据来充分验证气候模型。