黄砂
また、各地で気象観測の一環として黄砂が観測されているが、観測点に偏りがあることに加え、気象観測だけでは黄砂現象の解明には不十分なため、より精密で計画的な観測が必要となる。これまでは、個人や小規模なグループによる研究が行われてきた。しかし、1990年代に黄砂現象の実態が詳しく分かるようになったことで、黄砂の実態把握には、数十年という長期間の監視体制を整える必要があることが次第に明らかになってきた。
現在市民向けに提供されている黄砂情報は以下のとおりである。
黄砂情報、黄砂に関する気象情報 - 気象庁、気象研究所などによる。
黄砂予報、注意情報(3段階) - 韓国気象庁による。
砂塵暴予報、警報 - 中国気象局による。翌日までの短期間の予報しかできなかったため、中国科学院によって数値予報システムが開発され、運用が開始された。
このほかにも、行政機関や研究機関による大規模なプロジェクトがある。
ADB/GEF黄砂対策プロジェクト - UNEP・UNESCAP・UNCCD・ADB・中国・韓国・モンゴル・日本の8者が参加。黄砂対策プラン(リンク参照)を作成するなどの成果を上げている。
黄砂実態解明調査 - 環境省によるプロジェクト(リンク参照)。
日中韓3カ国環境大臣会合 - 黄砂問題に関する合意形成も行う。
日中韓局長級会合による黄砂対策協議。
国際ダストストームワークショップ - 黄砂研究に関する国際的な会合。
また、モンゴル・中国・韓国・日本各国の多数の大学、研究機関、行政機関が研究や観測に関わっている。複数の国家間で、観測機器や資金の援助、植林や農業指導などの協力も行われている。植林や農業指導については、NGOなどの民間団体が関わったプロジェクトもある。
黄砂の主成分である二酸化ケイ素や付着成分である微生物は、肺や鼻などで炎症を誘発しアレルギー反応を活発化させることが、複数の研究で報告されている。なおマウスでの実験による推定から、黄砂単独・抗原単独・黄砂と抗原の混合の3パターンを投与した実験では混合の方がはるかに強いアレルギー反応がみられたほか、同様に黄砂と花粉を投与した実験でも混合した方が症状が強く、黄砂だけよりも微生物や花粉などと混ざった状態の方がアレルギーの増悪(ぞうあく)作用が強いという報告がある。
(清益ほか、2009年)の報告によると、黄砂との関連性が報告されている症状としては、咳、くしゃみ、鼻水などの呼吸器症状、肺炎や気管支炎の発症・増悪(の可能性)、目のかゆみや充血などの目の症状、皮膚の痒みや湿疹などの皮膚症状、発熱、心疾患への影響、またこれらと重複するが喘息や花粉症、アレルギー性結膜炎、アトピー性皮膚炎などのアレルギー症状悪化などがある。
古くは、日本では少なくとも7万年前以降の最終氷期には黄砂が飛来していたと考えられている。最終氷期の初期にあたる7万年前から6万年前ごろの風送ダスト(風によって運ばれ、堆積した砂や塵のこと。黄砂もこれに含まれる)の堆積量は10cmあたり12グラムであった。完新世にあたる1万年前から現在までは同3 - 4グラムである。つまり、最終氷期初期は現在の3 - 4倍と、かなり多かったと推定されている。このほか、1万8000年前にも黄砂の堆積量が増えたというデータがある。
気候との関係については一般的認識とは逆の推定がされており、発生地域が寒冷期にあるときには、乾燥化が進むうえ、大気循環経路の変化により寒気の南下回数が増え、砂塵嵐の頻度が増えることから、黄砂が増加すると考えられる。逆に温暖期にあるときは、湿潤化が進むことなどから黄砂が減少すると考えられている。
日本などの、発生地からある程度離れた地域に飛来する黄砂の粒子の大きさは、0.5μm - 5μm程度であり、粒径分布では4μmにピークがみられる。これはタバコの煙の粒子の直径(0.2 - 0.5 μm)より大きく、人間の赤血球の直径(6 - 8μm)よりやや小さいくらいである。この大きさの粒は、地質学での砕屑物の分類においては、砂というよりも「泥」(シルト・粘土)にあたり、非常に小さい部類に入る。
中国で観測されるものは粒の大きいものが多く、日本で観測されるものは粒の小さいものが多い。1934年に中国から日本にかけて行われた調査では、粒の大きさは1μm - 500μmのものが多かったという(光学顕微鏡による調査のため、微小な粒子は観測できない点に注意)。1979年に名古屋で採取された黄砂の分析では、おおむね1μm - 30μmのものが多く、4μmくらいの粒子がもっとも多かった。粒径分布は比較的広く観測されていることから、黄砂の大粒子は、粘土粒子同士が凝集したり、やや大きい鉱物の粒子に粘土粒子が付着したりしてできたもので、集合したものとしていないものが混ざって飛来してきているのではないかと推定されている。
黄砂の色は、黄土色、黄褐色、赤褐色などに近い。空が黄砂に覆われた場合、粒径が小さい・濃度が低いときはミー散乱により白っぽく霞んで見え、粒径が大きい・濃度が高いときは太陽光が黄砂粒子を透過・屈折することでおおむね黄褐色 - 赤褐色に見える。
上空を舞う黄砂によって、太陽や月などの見かけの色が変わることもある。太陽は銀色になったり、周りに青い光冠(光環)を伴って青色になったりする。また、月も青色になって青い光冠を伴うことがある。
こういった現象は滅多に目にすることができない珍しい現象であるが、中国北部をはじめ日本などでも観測例がある。
この変色現象は、黄砂の粒子が太陽光の一部を遮蔽して弱め、残りを散乱することで起きる。青の変色はおもにミー散乱によるものと考えられており、同様の原理で火星の地上で観望する夕焼けは青くなる。
ただし、これは地上での観測をもとにした統計であり、上空を通過する薄い黄砂は夏にも観測されている。
また近年、地上では視程も低下しないため黄砂として観測されないときに、自由大気(自由対流圏)と呼ばれる高層で薄い砂塵が観測されることが分かってきた。これは「バックグラウンド黄砂」と呼ばれている。普段地上でほとんど黄砂が観測されない夏や秋にも発生するほか、高山では酸性霧の中和に関与していることが解明されてきている。バックグラウンド黄砂の特徴として、発生地付近で砂塵嵐の発生がなく、砂塵を巻き上げて運ぶ低気圧さえない状態にもかかわらず、発生することが挙げられる。また、バックグラウンド黄砂の成分の特徴として、通常ではCa(カルシウム)がおもにCaSO4(硫酸カルシウム)の形で存在しているのに対して、バックグラウンド黄砂ではおもにCaCO3(炭酸カルシウム)の形で存在していることが挙げられる。これは、バックグラウンド黄砂が、地上から排出される大気汚染物質に含まれているSO4(硫酸イオン)とほとんど混ざっていないことを意味し、普通の黄砂とは異なる経路を通ってきていることを示している。