北極域対流圏・成層圏物質の変動と気候影響

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11208201
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 山内 恭 国立極地研究所, 南極圏環境モニタリング研究センター, 教授 (00141995)
• 研究分担者: 橋田 元 国立極地研究所, 南極圏環境モニタリング研究センター, 助手 (00280537) ; 塩原 匡貴 国立極地研究所, 南極圏環境モニタリング研究センター, 助教授 (60291887) ; 和田 誠 国立極地研究所, 研究系, 教授 (40132716) ; 青木 周司 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00183129) ; 森本 真司 国立極地研究所, 北極圏環境研究センター, 助手 (30270424)
• キーワード: 温室効果気体 / 大気-海洋交換 / エアロゾル / 北極ヘイズ / 放射強制力 / 内部混合 / 極低気圧(ポーラーロー) / 極渦

研究概要

北極域大気の対流圏、成層圏における温室効果気体やエアロゾル、オゾン、雲の変動を明らかにし、その原因となる輸送や生成・消滅過程の解明をはかり、南極域と対比しつつ、放射効果などを通じた気候への影響を評価することを目的としている。今年度は以下の計画を進めた。
1.スバールバル諸島ニーオルスン基地において、温室効果気体についての大気サンプリング観測や地上気象の連続観測を継続、気体濃度の分析および二酸化炭素中の炭素同位体、メタン中の炭素同位体比の分析も進めた。
大気-海洋間二酸化炭素交換については、これまでの観測結果の蓄積を整理解析した。
2.雲・擾乱の観測として、ベアーアイランドにて行われているレーダ観測と対比して、スバールバル、ニーオルスン観測基地にて引き続きレーダ、降雪粒子、マイクロ波放射計観測を継続した。
3.北極対流圏エアロゾル・放射総合観測(ASTAR 2000: Arctic Study of Tropospheric Aerosol and Radiation)の高次のデータ解析を進めた。地上観測と航空機観測を併せたデータについての解析を、統計的な手法特にクラスター解析によって進め、観測期間中の北極域エアロゾルの時空間分布の特徴を抽出した。北極ヘイズと呼ぶ濃度の高い場合、バックグラウンドと思われる濃度の低い場合、さらには中間的な場合に分けられた。
4.2002年3月実施した北極海横断航空機大気観測(AAMP 02)についての観測結果の処理・解析を進めた。ドロップゾンデ観測結果は気象客観解析データとも整合して、極渦の内外の特徴ある鉛直大気構造を示した。これに呼応して、二酸化炭素濃度の鉛直分布もバローとロングイヤーで異った様態を示し、また他のSF6や同位体比、酸素濃度比も特徴ある分布を示した。エアロゾルについても、サンプリング試料の分析から、成層圏大気中のイオン成分は大部分が硫酸であり、その他の成分を少量含むものであった。サンフォトメータからは成層圏のエアロゾル光学的厚さが実証され、鉛直分布では衛星観測(SAGE-III)の検証も実現した。

研究成果

• [文献書誌] Hara, K., Yamagata, S., Yamanouchi, T., et al.: "Vertical variations of sea-salt modification in the boundary layer of spring Arctic during the ASTAR2000 campaign"Tellus. 54B. 361-376 (2002)
• [文献書誌] Morimoto, S., et al.: "Meteorological data at Japanese Ny-Alesund Observatory, Svalbard I 1999 and 2000"NIPR Arctic Data Reports. 5. 1-204 (2002)
• [文献書誌] Nakazawa, T., Aoki, S., Hashida, G.et al.: "Variations of stratospheric trace gases measured using a balloon-borne cryogenic sampler"Adv.Space Res.. 30. 1349-1357 (2002)
• [文献書誌] Ishidoya, S., Aoki, S., Nakazawa, T.: "High pecision measurements of the atmospheric O2/N2 ratio using a mass spectrometer"J.Meteorol.Soc. Japan. 81. 127-140 (2003)
• [文献書誌] Thomason, L., Herber, A., Yamanouchi, T., Sato, K.: "Arctic study on tropospheric aerosol and radiation : comparison of tropospheric aerosol extinction profiles measured by airborne photometer and SAGE II"Geophysical research letters. 30-6. 1328 (2003)
• [文献書誌] Hara, K., Yamagata, S., Yamanouchi, T., et al.: "Mixing states of individual aerosol particles in spring Arctic troposphere during ASTAR 2000 campaign"J.Geophys.Res.. 108(in press). (2003)