南極域における大気中酸素濃度の精密観測を目的とした高精度連続観測システムの開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17540418
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 森本 真司 国立極地研究所, 研究教育系, 助手 (30270424)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中澤 高清 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30108451) ; 青木 周司 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00183129)
• Keywords: 炭素循環 / 温室効果気体 / 酸素濃度 / 二酸化炭素

Research Abstract

大気中の酸素濃度の変動は二酸化炭素濃度変動と密接に関係しているため、酸素濃度をppmvオーダーで精密に観測することによって、地球表層における二酸化炭素収支の研究に新たな拘束条件を供することが可能である。本研究では、市販の小型燃料電池式酸素濃度計に独自の改造を加え、更に可搬型の試料空気導入系とネットワーク透過な制御系を製作することにより、南極・昭和基地に設置が可能な高精度(目標精度0.5ppmv)酸素濃度連続観測システムを開発することが目的である。
本年度は、まず小型燃料電池式酸素濃度計(SableSystems社製FC-2)と試料大気ハンドリング系での試料大気の圧力・温度をアクティブに制御し、酸素センサ部分に存在する酸素分子数の変動をppmvオーダーに抑えることにより、酸素濃度測定の再現性を0.5〜0.8ppmvまで向上させることに成功した。また、試料大気を酸素濃度計に導入する際に、配管の形状や流路、使用する材質などによって試料大気中の酸素濃度が変化することが明らかになったため、酸素濃度を変化させずに試料大気を酸素濃度計に導入するための条件を求めた。更に、一定時間毎に大気試料と校正用標準ガスを酸素濃度計に供給するためのバルブ類の選定と試験を行い、これらのバルブ制御と酸素濃度計出力データの取得を行う自動制御部の製作・試験を実施した。以上のように、本年度の研究・開発作業によって、実用型の酸素濃度連続観測システムの設計・製作を行うために必要な諸条件の抽出と検証がほぼ終了した。次年度には、実用型システムの設計・製作を行い、実際の大気試料を用いて連続観測試験を行う予定である。