大気汚染物質エアロゾルとは
―このたびはHighly Cited Researchers（HCR）2019への選出、しかも6年連続でのご受賞おめでとうございます。先生はエアロゾルが気候変動に影響を及ぼすメカニズムを解明することを目的として研究をされてきたそうですが、エアロゾルとは何か、またこれが気候に対してどのような影響を及ぼすのか教えていただけますか？
竹村博士：エアロゾルというのは直径1nm～100μm程度の大気中の微粒子のことです。物を燃やした後に発生するすす、二酸化硫黄SO2や窒素酸化物NOxから化学変化によりそれぞれ生じる硫酸塩や硝酸塩などがあり、それらのうちで直径が約2.5µm以下のものがPM2.5です。エアロゾルは大気汚染物質であると同時に気候変動の要因にもなっていて、しかもCO2とは逆に正味で地球を冷やす効果があると考えられています（竹村俊彦博士研究コラム「エアロゾルによる気候変動」参照）。
―地球温暖化を防ぐためにはエアロゾルがあったほうがいいのでしょうか？
竹村博士：決してそうではありあません。エアロゾルは大気汚染物質ですから、もちろん減らす必要があります。ただ、いきなり減らして空気をきれいにしてしまうと温暖化が加速してしまう危険性があります。どのようなプロセスを経てエアロゾルを減らしていけばよいのか、CO2の削減量との兼ね合いも考慮しながら、経時的かつ定量的に最適な解を考えることが大事です。そのために、私は数値モデルSPRINTARSを使って、その最適解を探しています。
地球規模の気候変動を再現、予測するソフトウエア・SPRINTARS
―SPRINTARSは、具体的にどのようなことを計算しているのでしょう？
竹村博士：エアロゾルやその前段階の物質がどこでどのくらい発生しているかというデータをもとに、それがどこに飛ばされ、どれだけの化学反応を起こし、どの程度が雲粒の核となり、また最終的には地上に落ちていくのかという、いわゆる輸送過程を、気象学や化学の理論を数式化して予測しています（図：全球エアロゾルモデルSPRINTARSの概要）。
エアロゾルの発生源に関するデータだけでなく、各地点でどこに向かってどれくらいの強さの風が吹いているか、といった情報も重要で、風、気温、雲、雨に関しては気象モデルに基づいた計算値を使っています。
そして、エアロゾルが気候にもたらす相互作用（コラム参照）についても計算することがポイントです。地球の表面をおよそ35km四方のマス目（グリッド）に区切り、全地球上のグリッドにおけるエアロゾルの値を定量化していきます。そして、SPRINTARSは気候モデルと組み合わせられているので、エアロゾルによって地球の温度が何度変化するかという予測をすることが可能です。
論文の高被引用・高評価へつながった数値モデルの信頼度の高さ
―なるほど、高被引用論文に気象学のジャーナルだけでなくEnvironmental Research Letters誌（環境科学）やChemical Society Reviews誌（化学）の論文も見受けられるのは、環境に関わる様々な現象を物理や化学を駆使してモデル化されているからなのですね。実際、今回のHCRもクロスフィールド分野でのご受賞でした。数値モデルの予測が正しいかどうかはどのように検証するのでしょう？
竹村博士：人工衛星や地上の測器を使ってエアロゾルの量を測定しているので、これを数値モデルの計算結果と照らし合わせて検証します。ただ、気象現象というのはどうしてもカオス的な側面があって、1つの数値モデルだけで正確な値を出すことは、まず不可能です。そこで、同じようなコンセプトで設計された数値モデルにより導かれた値を相互比較して観測値と照合し、いわば答え合わせをする形で共著論文を発表するのです。私はAeroComという国際的なグループに所属し、相互比較の論文を多数発表しています。
―2011年および2013年にAtmospheric Chemistry and Physics誌に掲載された論文（それぞれ引用数424件および365件）のタイトルにもAeroComの名称が入っているものがありますね。それにしても、数値モデルのプログラムは膨大なものになるのでしょうね。SPRINTARSはどのように発展してきたのでしょう？
竹村博士：私がこの研究を始めた修士課程1年当時、エアロゾルの振る舞いを陽に組み込んだ気候変動モデルはありませんでした。そこで、まずは1種類のエアロゾルの地球分布を計算するモデルを作り、そこからエアロゾルの種類を網羅していき、さらに相互作用の効果も付け加え、SPRINTARSをバージョンアップさせていきました。今や大学院生でも読みこなすのが難しいくらい複雑かつ膨大なプログラムになっています。
数値モデルの世界では、ツールを作ること自体も研究テーマとなり、それを発表する論文はdescription paperとよばれています。私も東京大学海洋研究所、国立環境研究所、海洋開発研究機構と共同でSPRINTARS を改良し、その成果をJournal of Climate誌（2010年、引用数567件）やGeoscientific Model Development誌（2011年、引用数492件）などに発表してきました。
―これらの論文はどのように引用されているのでしょう？
竹村博士：気候変動対策をする際の科学的根拠となる資料として世界的に権威のある、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の報告書や、SPRINTARSの解析結果を用いた論文に引用されています。国際的にみても数値モデルを作った時期が早く、長年かけて改良を重ねることができたため、計算結果の再現性も良く、高い評価を得ていると感じています。論文の引用件数が多いのもこのためでしょう。
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竹村俊彦博士へのインタビュー・後編では、研究の醍醐味や学術界への提言について伺います。
