北極成層圏オゾン層の化学過程の研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06041050
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 近藤 豊 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (20110752)
• 研究分担者: MATTHEWS W.A ニュージーランド国立水大気研究所, 大気部門長 ; MURCRAY D.G. デンバー大学, 物理学科, 教授 ; AIMEDIEU P. フランス国立科学研究センター, 主任研究員 ; PYLE J. ケンブリッジ大学, 化学科, 教授 ; OELHAF H. ドイツ原子核研究センター, 主任研究員 ; SCHMIDT U. ドイツ地球圏化学力学研究所, 主任研究員 ; 笹野 泰弘 国立環境研究所, 主任研究員 (90124346) ; 柴崎 和夫 国学院大学, 文学部, 助教授 (00178899) ; 鈴木 勝久 横浜国立大学, 教育学部, 教授 (60011764) ; 中島 英彰 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (20217722) ; 小池 真 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (00225343) ; 柴田 隆 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (70167443)
• キーワード: 成層圏オゾン / 窒素酸化物 / 硫酸エアロゾル / 火山噴火 / 不均一化学反応 / 中緯度 / 北極域 / 気球実験

研究概要

長期的な成層圏オゾンの減少は緯度45度を中心とした中緯度で顕著で、高緯度では更に大きなものとなっている。しかし観測されたオゾンの減少は気相反応過程のみでは説明できない。硫酸エアロゾルや極域成層圏雲などの微粒子上での窒素酸化物が関与した不均一化学反応過程が重要な役割を果たしている可能性が高い。しかし、大気中で実際に起きている不均一化学反応過程を実証した例は極めて少ない。ここではオゾンの破壊が顕著な中緯度と北極でオゾン破壊の化学反応システムを構成する多くの大気組成の高度分布を同時に気球で測定することにより不均一反応過程を解明することが大きな大きな目的である。
まず、北緯44度に位置するフランスの気球実験場で成層圏オゾン破壊の化学反応に関連する大気微量成分の気球観測を実施した。一酸化窒素(NO)、硝酸(NHO_3)、反応性総窒素酸化物(NOy)、オゾン(O_3)、エアロゾル、を測定する装置をフランスのAire surl'AdourにあるCNESの気球実験場に輸送した。またドイツ側は塩素化合物、一酸化二窒素(N_2O)、メタン(CH_4)の測定器を準備した。日本、フランス及びドイツの研究者はこれらの測定器を気球実験場で一つのゴンドラに組み立て1994年10月12日にこれらの成分の高度10kmから32kmまでの高度分布の観測を行なった。気球観測中全ての測定器は順調に作動し、中緯度で最初の多成分同時気球観測に成功した。
1995年2月11日にはスウェーデンのキルナ(北緯68度)に位置するエスレンジの気球実験場でフランス気球実験と同じ測定器を用いて大気微量成分の気球観測を実施した。実験は、極渦のキルナが中心付近に入ったときに行われ、全ての観測器は順調に作動し、高精度のデータが得られた。特にこのフライトでは、総窒素酸化物が極渦の中で大幅に失われる現象(脱窒)が観測されたことが極めて大きな発見的成果である。脱窒は1994年12月から1995年1月にかけて北極域に起きた極低温状態で発生した氷粒子の落下によりもたらされたものと考えられる。このように本年度の気球観測は当初予想していた以上の成果を挙げることが出来た。

研究成果

• [文献書誌] Kondo,Y.: "Total reactive nitrogen,N2O,and ozone in the winter Arctic stratosphere," Geophys.Res.Lett.21. 1247-1250 (1994)
• [文献書誌] Aimedieu,P.,: "In situ Measurement of nitric oxide,ozone,and aerosol in the Scandinavian Arctic stratosphere in January 1992." Geophys.Res.Lett.21. 1243-1246 (1994)
• [文献書誌] Kondo,Y.,: "Ground based measurements of column amounts of NO2 over Syowa Station,Antarctica," J.Geophys.Res.99. 14535-14548 (1994)
• [文献書誌] Jones,H.B.: "Southern hemisphere mid-latitude seasonal cycle in total column nitric acid," Geophys.Res.Lett.21. 593-596 (1994)
• [文献書誌] Koike,M.: "Impact of Pinatubo aerosols on the partitioning between NO2 and HNO3,21GC05:Geophys.Res.Lett." 21. 597-600 (1994)
• [文献書誌] Fahey,D.W: "Polar ozone,Scientific Assessment of Ozone Depletion," UNEP/WMO,. (in press.). (1995)