大気・海洋における宇宙線生成核種の分布及び挙動に関する研究

2001 Fiscal Year Final Research Report Summary

• Project/Area Number: 11440168
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 地球化学
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 永井 尚生 日本大学, 文理学部, 教授 (10155905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 貴之 日本大学, 文理学部, 講師 (50245396)
• Project Period (FY): 1999 – 2001
• Keywords: 加速器質量分析 / 大気 / 海水 / エアロゾル / 宇宙線生成核種 / ベリリウム-10 / ベリリウム-7

Research Abstract

1.大気中における^7Be・^<10>Beの生成速度について、陽子(1次+2次宇宙線)、中性子(2次宇宙線)の大気深さ毎のスペクトル(計算値)、および^<14>N・^<16>Oを標的とする核反応断面積(主として実測値)を用いて高度分布を求め、Lalらのモデル(1967)を適用し、緯度毎の高度分布を算出した。この高度分布を用いることにより、^7Be,^<10>Beの生成速度は成層圏において0.041,0.018、対流圏において0.027,0.018(atoms cm^<-2>s^<-1>)と算出された。さらに成層圏と対流圏の間の大気交換速度およびその期間をパラメーターとしてボックスモデルによる計算を行い、1年間のうち0.1年間が交換速度200倍という条件で、海洋大気において観察された^<10>Be/^7Beの季節変動が説明できるという結果が得られた。
2.日本-ハワイ間の西部北太平洋(2000)における表層水中の^7Be・^<10>Be濃度の深度分布測定の結果、20-40°Nにおいて^7Be・^<10>Be濃度は平均16および690(atoms cm^<-3>)であった。これから求めた^7Be/^<10>Beと海洋大気中の^7Be/^<10>Beを用い。ボックスモデルを適用することにより、表層における^7Be・^<10>Beの平均滞留時間は5.5年、^7Be・^<10>Beの大気から海洋へのフラックスは0.025および0.043(atoms cm^<-2> s^<-1>)と算出された。
3.陸上(東京、1999-2001)における大気・雨水中の^7Be・^<10>Be濃度の連続観測において、^7Be・^<10>Be濃度および^<10>Be/^7Beはすべて3-5月に極大を示した。これは、成層圏から対流圏へのエアロゾルの輸送がこの時期極大になることの証拠となる。また、^7Be・^<10>Beの大気から地表へのフラックスは、通常期はそれぞれ0.030,0.074(atoms cm<-2> s<-1>)と算出され、極大期はそれぞれ0.09,0.24(atoms cm^<-2> s^<-1>)と算出された。これを海洋におけるフラックスと比較すると、特に^<10>Beフラックスが高く、雨水中の^<10>Beが再浮遊成分を含むことを示唆する結果が得られた。

Research Products

• [Publications] Hisao Nagai: "Be isotopes in the atmosphere and ocean surface"Proceedings of the International Workshop on Frontiers in Accelerator Mass Spectrometry. 129-136 (1999)
• [Publications] Takayuki Kobayashi: "Concentration profile of ^<10>Be in large manganese crusts"Proceedings of the International Workshop on Frontiers in Accelerator Mass Spectrometry. 201-204 (1999)
• [Publications] Masafumi Murayama: "^<10>Be record in the northwest Pacific during the last 140 kyr ; Implications of terrigenous input and paleoproductivity changes"Proceedings of the International Workshop on Frontiers in Accelerator Mass Spectrometry. 226-227 (1999)
• [Publications] Hisao Nagai: "Production rates of ^7Be and ^<10>Be in the atmosphere"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B172. 796-801 (2000)
• [Publications] Takayuki Kobayashi: "Concentration profile of ^<10>Be in large manganese crusts"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B172. 579-582 (2000)
• [Publications] 永井尚生: "エアロゾル中の天然放射性核種"エアロゾル研究. 15. 321-326 (2000)
• [Publications] 永井尚生: "ベリリウムの海洋同位体地球化学"月刊海洋. 号外25号. 162-168 (2001)
• [Publications] 永井尚生: "東京における雨水中の宇宙線生成核種^7Be,^<10>Be"Proceedings of the Second Workshop on Environmental Radioactivity. 175-178 (2001)