オゾンホール観測用可搬型レーザーヘテロダイン分光計の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04554014
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 福西 浩 東北大学, 理学部, 教授 (90099937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田口 真 東北大学, 理学部, 助手 (70236404) ; 岡野 章一 東北大学, 理学部, 助教授 (10004483)
• Keywords: レーザーヘテロダイン分光 / オゾン / メタン / 硝酸 / 赤外分光 / 成層圏 / 波長可変半導体レーザー

Research Abstract

これまでに蓄積されたレーザーヘテロダイン分光計開発の経験に基づいて、以下の点を改良したレーザーヘテロダイン分光計を新たに製作した。
1.局発レーザーの戻り光の除去が容易に行えるように、赤外検出素子及びその入射窓がレーザービームに対して、独立に傾きを調整できるような光学系の配置を行い、信号対雑音比を向上させた。
2.波数1100cm^<-1>付近のオゾン吸収線に同調可能な半導体レーザー1個に加えて、900cm^<-1>付近の硝酸吸収線、1190cm^<-1>付近のN_2O吸収線および1220cm^<-1>付近のメタン吸収線にそれぞれ同調可能な半導体レーザー3個の合計4個の半導体レーザーを局発用として同一の液体窒素デュワー容器内に装備して、局発レーザーの切換により各微量気体の観測を可能とした。
上記のレーザーヘテロダイン分光計を用いた試験観測の結果、すべての局発レーザーについて吸収線が確認された。オゾンおよびN_2Oについては反転法により高度分布が求められた。またメタンについては観測された吸収線の荷重関数の温度依存性が大きすぎて反転法が適用できないため次のような方法で高度分布を導出した。すなわちメタン混合比について、対流圏内では一定、対流圏界面より高い高度では一定の減少率で減少するという高度分布を仮定し、観測された吸収線プロファイルと計算で得られるプロファイルとの最小自乗フィッティングによりこれらのパラメータを決定するという手法でメタン高度分布の導出を行った。その結果対流圏内でのメタン混合比と成層圏での減少率がそれぞれ1.7ppmvおよび0.06ppmv/Kmと求められた

Research Products

• [Publications] 福西浩 他: "南極オゾンホール観測用レーザーヘテロダイン分光計の開発" 第16回レーザーセンシングシンポジウム予稿集. 16. 99-100 (1993)
• [Publications] 重松直子 他: "つくばにおける可搬型レーザーヘテロダイン分光計によるオゾン観測" 第16回レーザーセンシングシンポジウム予稿集. 16. 53-54 (1993)
• [Publications] 小出理史 他: "レーザーヘテロダイン分光計によるメタン高度分布の導出" 第16回レーザーセンシングシンポジウム予稿集. 16. 55-58 (1993)