渦集積法サンプリングシステム開発

• 研究課題/領域番号: 13556041
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 生物環境
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 青木 正敏 東京農工大学, 農学部, 教授 (60081569)
• 研究分担者: 石田 朋靖 宇都宮大学, 農学部, 教授 (00159740) ; 長野 敏英 東京農業大学, 国際食糧情報学部, 教授 (10012006) ; 窪田 順平 文部科学省, 大学共同利用機関・総合地球環境学研究所, 助教授 (90195503) ; 丸谷 聖一 (財)日本気象協会, 網走支店, 支店長(研究職) ; 秀島 好昭 (独)北海道開発土木研究所, 室長(研究職) ; 和田 通英 (財)日本気象協会, 網走支店, 支店長(研究職)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 11,400千円 (直接経費: 11,400千円); 2002年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円); 2001年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
• キーワード: 渦集積法 / サンプリングシステム開発 / 高速サンプリングコントローラユニット / 高速吸引ユニット / 空気集積・排気ユニット / CO_2フラックス観測 / 渦相関法 / 比較観測検証 / 高速吸収ユニット / 高速サンプリングコントローラーユニット / フラックス観測 / 上昇流 / 下降流

研究概要

仮定が全くない渦集積法は理論的に優れたガスフラックス測定法として知られている。しかし、鉛直風速に比例した空気流量を10Hzという高速でサンプルガスを吸引する技術的困難さのために、その観測システムは開発されていなかった。そこで、本研究では、炭酸ガス(CO_2)フラックスの観測を目的とした渦集積法サンプリングシステム開発を目的とした。
渦集積法においては、上昇流および下降流の鉛直風速(w↑、w↓)に比例した空気流量を別々にサンプリングし、それぞれの炭酸ガス濃度の平均値(c↑、c↓)を測定すると、次式によってフラックス(Fc)が求められる:Fc=(w↓・c↓)-(w↑・c↑)。
本研究の第一年度で開発した渦集積法サンプリングシステムは高速サンプリングコントローラユニット、高速吸引ユニット、サンプリング空気集積・排気ユニットから構成されている。上昇流および下降流の鉛直風速に比例して、10Hzで空気を別々にサンプリングすることが可能な設計であることを確認できた。第二年度目では、野外でも長期間利用できるように改良し、かつ、小型化した。
改良したサンプリングシステムを用い、北海道の牧草畑およびタイ国の水田においてCO2フラックスを測定した。その結果、渦相関法および熱収支法で測定したCO2フラックスと渦集積法で測定したCO2フラックスの関係は、ほぼ1:1の関係にあることを確認した。従って、開発・改良したサンプリングシステムによってCO2フラックスを観測できることが確認できたことになり、当初の目的が達成できたと考えている。今後、使いやすく、長期計測が可能なシステムとなるように、検討と改良を重ねる必要がある。