西太平洋域における二酸化炭素・オゾン・微量ガスの循環の観測

1991 Fiscal Year Final Research Report Summary

• Project/Area Number: 03NP0202
• Research Category: Grant-in-Aid for Creative Basic Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 正之 東北大学, 理学部, 教授 (90004340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩上 直幹 東京大学, 理学部, 助教授 (30143374) ; 藤原 玄夫 福岡大学, 理学部, 教授 (80037217) ; 岩坂 泰信 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (20022709) ; 中澤 高清 東北大学, 理学部, 助教授 (30108451) ; 富永 健 東京大学, 理学部, 教授 (50011531)
• Project Period (FY): 1990 – 1993
• Keywords: 温室効果気体 / 二酸化炭素濃度 / メタン濃度 / 大気海洋間の二酸化炭素分圧差 / 成層圏エアロゾル / ピナツボ火山噴火

Research Abstract

本研究においては、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスや成層圏オゾン、また成層圏オゾンの消長と関連の深い成層層エアロゾルの発生・輸送・変質・消滅のサイクルを明らかにすることを目的としている。このため西太平洋域を中心とした海洋上および対流圏上部の空気を系統的に採集して二酸化炭素、メタン、フロン、一酸化二窒素、一酸化炭素等の濃度を高精度で分析するほか、船舶上では表層海水中と海面上の空気中の二酸化炭素分圧差の観測を実施する。また、オゾンおよびその前駆気体、成層圏エアロゾルについては、国内の既存施設で観測を発展的に継続するほか、北極域や赤道域でも系統的な観測を行なう。
本年度は、温室効果気体については、航空機を用いた日本上空対流圏各高度での二酸化炭素、メタン等の観測および地上観測点でのハロカ-ボンの観測を予定通り実施した。また日本ーオ-ストラリア間を航行する定期船舶上で大気と表層海水の間の二酸化炭素分圧差の観測と関連の海洋観測を実施した。この観測により、メタンと一酸化炭素の分布と変動についての系統的な知見が得られた。大気と表層海水との間の二酸化炭素分圧差も著しい季節依存性を示すことが明らかになり、二酸化炭素分圧差から大気海洋間の二酸化炭素交換量を見積った従来の研究には大幅な見直しが必要であることがわかった。
オゾンの関連については、まず、航空機を用いた日本周辺および東南アジア西太平洋上で窒素酸化物を中心とする濃度観測を行なった。この観測によると、対流圏上部では異常に高い二酸化硫黄濃度が見られる等ピナツボ火山噴火の影響がさまざまな面で顕著に検出された。
次に、日本と北極域とでの成層圏エアロゾルのライダ-による協同観測が本格的な段階に入り、合計4回の調査隊の派遣を行なった。日本で観測されていると同様な高度(例えば21km)に、アラスカでのライダ-観測でもピナツボ火山噴火に起因するエアロゾルの増強が見られ、広域拡散する効果と対流圏・成層圏間の物質交換に伴う局地的影響の効果とが明瞭に認められた。目下このピナツボ火山噴火が北極域での成層圏オゾンの消長の及ぼす影響に注目しているところである。
さらに、スウェ-デンでの気球観測に参加し、ヨ-ロッパ・アメリカの研究者と協力して、北極域大気環境に関する集中観測を行なった。この観測では新しく試みられたエアロゾル計数装置やエアロゾル採集装置がきわめて良好に作動し、多くの興味深い結果が得られている。詳細な解析は目下進行中である。

Research Products

• [Publications] Y.Iwasaka: "Nitric acid trihydrate particle formation in the polar stratosphere and Ists effect on nitric acid transport to the troposphere" J.Geomag.Geoelectr.43. 667-675 (1991)
• [Publications] Y.Iwasaka: "Two different stages of polar stratospheric clouds events:Lidar backscatter of particulate matter and temperature in the arctic stratosphere" J.Meteorol.Soc.Japan. 69. 71-81 (1991)
• [Publications] Y.Iwasaka: "Nitric acid transport from the stratosphere to the troposphere and ice sheet in Antarctica through polar stratosphere" Proc.NIPR Symp.Polar Meteorol.Glaciol.4. 12-21 (1991)
• [Publications] K.Kondo: "Measurements of nitric oxide and ozone in the troposphere from mid-latitudes to equator" Papers Meteorol.Geophys.42. 21-30 (1991)
• [Publications] T.Nakazawa et al.: "The concentration of atmospheric carbon dioxide at the Japanese Antarctic Station,Syowa" Tellus. 43B. 126-135 (1991)
• [Publications] T.Nakazawa et al.: "Temporal and spatial variations of upper tropospheric and lower stratospheric carbon dioxide" Tellus. 43B. 106-117 (1991)