1つの粒子に光子が衝突し散乱される確率を単散乱アルベドω₀と呼ぶ。散乱係数α_scatと消散係数α_extの比

で定義される。消散係数は、散乱係数α_scatと吸収係数α_asbの和のため、右辺のように表すこともできる。ω₀は、0～1の範囲をとり、値が小さいほど光を吸収する割合が大きいことを示す。エアロゾルの気候影響における直接効果（IPCC, 2013参照）では、硫酸塩粒子や海塩粒子などの透明なエアロゾル粒子のω₀は、ほぼ1であり、大気を冷却する方向に働く（日傘効果）。一方、ω₀の値が小さい色を持つ粒子は、太陽光を効率よく吸収し大気を加熱する。とりわけ、黒色炭素の粒子は、大きな光吸収特性を示し、その放射強制を通じて気候に大きな影響を与えることが知られている（Bond et al., 2013）。また、単一散乱アルベドに寄与すると指摘されている、光吸収特性を有する有機エアロゾルや、光吸収性エアロゾルの内部混合により光吸収効率を変化させるレンズ効果についての研究もおこなわれている（Nakayama, 2014）。Ramanathan et al.(2001)は、雲が無い条件下において、エアロゾルの単一散乱アルベドが0.85以下になると大気の加熱に寄与すると評価している。

　直接計測による単一散乱アルベドの導出には、ネフェロメータによる散乱係数測定と、エサロメータなどのフィルター光吸収計による吸収係数測定が用いられてきた。一方で、各測定器にはそれぞれ構造上・原理上の課題（詳細は4.3大気エアロゾル観測「ネフェロメータ」「エサロメータ」の項を参照のこと）を抱えていることから、それらに代わる新たな観測手法が提案されている。キャビティリングダウン分光（CRDS: Cabity Ring-Down Spectroscopy）法は、レーザーをキャビティ間で数万回往復させて、その減衰特性から散乱係数と吸収係数の和である消散係数を精度良く測定する補法である（Nakayama, 2010）。また、吸収係数に関しては、音響光学法を用いた手法が開発されている。エアロゾルの光吸収による空気の加熱・膨張を音波として検出するため、浮遊した状態でのエアロゾルを直接計測できる利点がある。

　単一散乱アルベドのリモートセンシング計測には、太陽直達光及び天空散.乱光を検出する分光放射計（スカイラジオメータやオーレオールメータなど）が用いられている。この測器では、大気柱（カラム）の光学的厚さ、粒径分布、複素屈折率、一次散乱アルベド、非対称因子を推定する手法が確立されている（Nakajima et al., 1996）。

参考文献

Bond, T. C., Doherty, S. J., Fahey D. W., Forster P. M., Berntsen T., DeAngelo B. J., Flanner M.G., Ghan S., Kärcher B., Koch, D., Kinne S., Kondo Y., Quinn P. K., Sarofim M. C., Schultz M. G., Schulz M., Venkataraman C., Zhang H., Zhang S., Bellouin N., Guttikunda S. K., Hopke P. K., Jacobson M. Z., Kaiser J. W., Klimont Z., Lohmann U., Schwarz J. P., Shindell D., Storelvmo T., Warren S. G., and Zender C. S.: Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment, J. Geophys. Res., 118, doi:10.1002/jgrd.50171 (2013).

Nakajima,T.G.Tonna,R.Rao,P.Boi,Y.Kaufman,and B.Holben: Use of sky brightness measurements from ground for remote sensing of particulate polydispersions. Appl. Opt. 35,2672-2686, 1996.

Nakayama,T R.Hagino,Y.Matsumi,Y.Sakamoto,M. Kawasaki,A.Yamazaki,A.Uchiyama,R.Kudo,N.Moteki,Y.Kondo,and K.Tonokura: Measurements of aerosol optical properties in central Tokyo during summertime using cavity ring-down spectroscopy: Comparison with conventional techniques, Atmos. Env. 44,3034-3042, 2010.

Nakayama, T., Y. Ikeda, Y. Sawada, Y. Setoguchi, S. Ogawa, K. Kawana, M. Mochida, F. Ikemori, K. Matsumoto and Y. Matsumi: Properties of light-absorbing aerosols in the Nagoya urban area, Japan, in August 2011 and January 2012: Contributions of brown carbon and lensing effect. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 119, 12,721-712,739, 2014.

Ramanathan,V.P.J.Crutzen,J.K.Kiehl,and D.Rosenfeld: Aerosols,climate,and the hydrological cycle,Science,294,2119-2124, 2001.

（京都大学・矢吹正教） 2016年5月1日　　★