山火事の中をジェット機で飛行した科学者たちは、オゾン生成を通じて煙が大気質に及ぼす影響をより深く理解するためのデータを収集しました。
FIREX-AQプロジェクトは、山火事の煙流の中で刻々と変化する化学反応に関する詳細な情報を収集しました。
重要な発見の一つは、山火事の煙が都市の汚染物質と混ざるとオゾンの生成が強まり、周辺住民の大気質が悪化することを示しました。
山火事の煙流の中を飛行して調査するために1か月を費やした、特別な装置を備えたジェット機から収集したデータを用いて、科学者たちは山火事の煙が大気質に及ぼす影響をより深く理解できるようになりました。
重要なのは、汚染物質であるオゾンの生成を予測する仕組みを見いだしたことです。地表付近のオゾンは呼吸に適さない環境を生み出し、生態系にも害を及ぼすおそれがあります。また、山火事の煙が都市の汚染物質と混ざるとオゾンの生成が増えることもチームは発見しました。つまり、都市の風上で山火事が起きると、大気質が悪化する可能性があります。
「山火事が大気質を低下させることは、もちろんよく知られています。しかし、そうした影響をもたらす化学的・物理的な仕組みを理解することが重要です。そうすれば、個々の火災が風下の地域社会に及ぼす影響を、より正確に予測できるようになります」と、ポール・O・ウェンバーグR・スタントン・エイブリー大気化学・環境科学工学教授は述べています。
ウェンバーグは、この研究に関する論文の責任著者の一人です。この論文はScience Advancesに12月8日付で掲載されました。
この論文は、次のプロジェクトを通じて収集されたデータを基にしています。NASA/NOAA FIREX-AQプロジェクトは2019年夏、アイダホ州ボイシを拠点に1か月間、飛行調査を行いました（その後、中西部の農業火災も調査しました）。科学者たちは、飛行実験室に改造されたDC-8に乗り込み、煙流の中を飛行して、機体に搭載された装置から情報を収集しました。搭載機器にはカリフォルニア工科大学の装置が2台含まれており、化学専攻の大学院生クリスタル・バスケスとハンナ・アレン、スタッフサイエンティストのジョン・クルーンズ、そして筆頭著者のルー・シューが運用しました。ルー・シューはウェンバーグの研究室でスタッフサイエンティストとして研究を完了し、現在はNOAA化学科学研究所で働く、環境科学協力研究所（CIRES）の研究科学者です。同研究所はコロラド大学ボルダー校にあります。
世界経済フォーラムは、自然を活用した気候変動対策にどのように取り組んでいるのでしょうか？
世界は、自然破壊の加速と気候変動という、相互に関係する環境危機に直面しています。
自然を活用した気候変動対策（NCS）とは、炭素貯蔵を増やし、炭素排出を減らす保全・土地管理プログラムへの投資です。NCSは両方の危機に対処する重要な手段となり、環境面・社会面でさらなる便益ももたらします。
フォーラムのために実施された調査では、『自然とネットゼロ』報告書において、NCSは2030年までに1.5度および2度の経路を達成するために必要な気候変動緩和の3分の1を、他の二酸化炭素除去手法より低いコストで実現できるという推計が確認されました。この報告書は、自主的炭素市場拡大タスクフォースの提言を踏まえ、質の高いNCSの拡大を加速し、企業リーダー、政策立案者、市民社会の協力を通じて市場を開拓するための6つの行動を示しています。
協力を促すため、2019年にフォーラムは持続可能な開発のための世界経済人会議とともに、自然を活用した気候変動対策アライアンスを設立しました。NCSへの投資機会と障壁を特定することを目的に、官民の関係者を結集するためです。
NCSアライアンスの加盟組織は専門知識を提供し、企業によるNCSクレジットの信頼できる活用に関する概要ガイド、企業向け自然を活用した気候変動対策の作成に協力しました。
お問い合わせいただき、自然の力を解き放つ私たちの取り組みにご参加ください。
「煙の研究は困難です」とシューは言います。「化学反応や混合は、リモートセンシングで通常得られる解像度よりもはるかに小さなスケールで進みます。また、視界の悪さや航空管制上の課題があるため、航空機からでさえ運用上、試料を採取するのは困難です。FIREX-AQは、非常に多くの計測機器を搭載した航空機を用い、地元の航空管制当局や消火活動にあたる現場指揮官と飛行計画を綿密に調整することで、こうした障壁の大半を克服しました。」
FIREX-AQプロジェクトは、山火事の煙流の中で変化する化学反応について、これまでにないほど詳細な情報を収集しました。その中には、こうした火災の煙流でオゾンを生成する化学反応を説明する重要な観測結果も含まれています。この分析結果は、火災の煙流で化学反応が大きく異なる理由の解明に役立ちます。火災のすぐ風下ではオゾン生成が活発ですが、煙流が周囲の空気と混ざるにつれて生成速度は低下します。当初、煙流には亜硝酸（HONO、HNO2とも表記）という化学物質が豊富に含まれています。これが大気中に放出されると、太陽光によってヒドロキシルラジカル（OH）と一酸化窒素（NO）に変換されます。どちらも、揮発性有機化合物（VOC）からオゾンを生成する重要な成分です（VOCは木材と土壌の不完全燃焼によって生じます）。
その後、シューとウェンバーグらはデータを詳しく調べ、火災から放出されるHONOの量、VOCの量、NOの量を基にオゾン生成を予測できることを示しました。火災の煙流でNOとHONOが枯渇すると化学反応は停止しますが、重要なのは、オゾン生成の燃料となるVOCは高濃度のまま残ることです。そのため、こうした火災の煙流が一酸化窒素を多く含む都市の大気に混ざると、オゾン生成が再び始まり、都市の大気質に影響します。一酸化窒素は、例えば自動車やトラックなどの化石燃料の燃焼によって生じます。
「火災シーズンには、山火事によって米国西部の広域でオゾン濃度が上昇します。山火事は断続的に発生するため、その近隣地域ではより深刻な影響が生じることがあります。米国西部にいる私たちは、ここ数年、そうした状況を何度も経験しました」とシューは述べています。
次にチームは、さらなる知見を得るため、FIREX-AQのデータを引き続き詳しく分析する予定です。「このプロジェクトで収集した情報には、火災の化学反応や大気質に関する発見が、まだ数多く残されています」とウェンバーグは言います。
Science Advancesに掲載された論文のタイトルは「米国西部の山火事煙流におけるオゾンの化学反応」です。共著者には、カリフォルニア工科大学、NOAA、NASA、米国航空宇宙研究所、コロラド大学ボルダー校、フロリダ州立大学、ジョージア工科大学、大学宇宙研究協会、コロラド州立大学、米国海軍研究試験所、ノルウェーのオスロ大学、オーストリアのインスブルック大学、日本の横浜市立大学、モンタナ大学の多数の研究者が名を連ねています。この分析と収集データの大部分は、NASAの資金提供を受けました。
