ご挨拶ワクチン接種の広がりによって大きく削がれたと思われた新型ウイルスの勢いは，新たな株種へと引き継がれることで，未だ収束の見通しが立たない状況です。感染が広がり始めた 2020 年
当初に，収束まで 2，3 年以上かかると耳にしたときは半信半疑でしたが，発生から 1 年半が過ぎ，ワクチン接種や新薬認可など収束への希望が，ようやく見え始めた現在では，妥当な予想だったのだと身をもって認識させられております。
この期間，社会の活動は大きく制約され，富士山測候所での夏期観測も，2020 年度は断念せざるを得ない状況でした。しかし，今年度はコロナウイルスに対するワクチン接種が進み，徹底した体温測定管理，測候所内の人数制限，極寒の厳しい条件を覚悟した換気ダクトを通した空調の徹底管理のもと，山頂における研究活動が再開されました。皆様のご尽力に，この場をお借りして改めて御礼申し上げます。
顔を突き合わせて議論することの大切さを，改めて感じている昨今であります。Zoom でのリモート開催ではありますが，皆様の素晴らしい成果のご報告と，闊達なご議論を，どうぞ宜しくお願い致します。

第 15 回成果報告会 実行委員長
南齋 勉（静岡理工科大学）

1

2

富士山麓太郎坊での CO, O3, SO2 の通年観測
矢田茂久 1，加藤俊吾 1，中村まりあ 1，辰巳紘奨 1
1.東京都立大学
１．はじめに富士山の麓にある太郎坊は高度 1290m にあり，富士山頂の 3776m，御殿場の 450m のちょうど中間程度に位置する．
これまで富士山頂において近傍の都市などの影響を受けに
くい自由対流圏の大気観測をおこなってきたが，観測できる
期間は商用電源が利用できる夏季だけに限られていた．富士山中腹にある太郎坊が自由対流圏に位置しているのであるなら，夏季に限らず商用電源を利用できるため，通年での自由対流圏の観測が実現できることになる．また，富士山体に沿って地表の空気が下降・上昇する（山風・谷風）ことがどの程度おこっており，大気微量成分に影響を知るために，太郎坊での測定は有力な情報を与えてくれる．そのため，
2020 年夏季より太郎坊においてオゾン（O3），一酸化炭素（CO），二酸化硫黄（SO2）の観測を行うことにした．
２．観測方法2020年8月より太郎坊における CO, O3, SO2の連続測定を開始した．CO, O3, SO2 はそれぞれ赤外吸収法（thermo
model 48C TEL），紫外吸収法（thermo model 49C），紫外蛍光法（thermo model 43C）を用いて測定を行った．温度や水蒸気などによるベースラインの変動を補正するため，CO,SO2 は毎時 0-15 分にゼロガスを測定し，毎時 16-59 分に測定した外気とのシグナル差により濃度を決定した．
３．濃度変化
図 1 には SO2，CO, O3 それぞれの観測結果を示した。CO
は濃度上昇がときどき観測されるが通年を通して比較的安定したデータが得られた．O3 は日内変動を繰り返しながら変化し，SO2 ではスパイク的な濃度上昇が観測された．CO とO3 は相関がみられたが，SO2 では CO, O3 とも相関を示さな

い濃度上昇がいくつか観測された．人為起源による SO2 濃
度上昇では CO などの他の大気汚染物質との相関みられることから，火山ガスなどの自然発生源による影響が観測されたと推測される．
４．平均日内変動
太郎坊では昼間に比較的高濃度，夜間に低濃度となる平均日内変動が CO, O3, SO2 のそれぞれで観測された．図 2には SO2 の平均日内変動を示した。夜間では比較的安定したデータが得られた．昼夜による濃度変化は山谷風などの影響による大気境界層の変動によるものと推測される．オゾンは日中の太陽光により生成するため，昼間に高濃度となる傾向がみられる．夜間のデータのみを用いたデータでは関東近傍におけるバックグラウンド濃度が測定できることが示
唆された．
５．バックワードトラジェクトリー解析
NOAA の HYSPLIT Trajectory Model を用いて，Backward
trajectory 解析を行った．風向を太平洋（P），東南アジア（SE），
北（N），北西（NW），中国（上海）（C），韓国＋北京（CK）の 6
つに分類したときの CO 濃度を図 3 に示した．バックグラウン
ド濃度における空気塊起源の影響評価のために夜間（20,22, 0, 2, 4 時）のデータのみを用いて分類を行った．太平洋
起源や東南アジア起源などの海洋性由来の大気では大陸由来に比べて濃度が低い傾向がみられた．CO 濃度の季節変動および空気塊起源の季節による頻度の違いも反映してしまうため，より細かい分類が必要とされる．O3 でも同様の空気塊起源による違いがみられ、夜間のみのデータを用いることで、越境大気汚染の影響がみられた．

(a)

(b)
図 2 平均日内変動（CO，O3）(c)

図 3 空気塊起源別 CO 濃度の比較

図 1 (a)SO2, (b)CO, (c)O3 の観測結果（1 時間値）

3

富士山頂の大気中 CO2 濃度
野村渉平，寺尾有希夫，向井人史
国立環境研究所
１．はじめに
国立環境研究所は，富士山頂での CO2濃度観測を目的に，
1 年の大半で商用電力の供給がない環境においても通年で高精度に CO2濃度測定が可能なバッテリー電源により稼働す
る省電力型の CO2濃度観測システムを開発した．それを 2009
年に富士山測候所に設置し，富士山頂の CO2 濃度観測を開始した．本報では，これまでに得られた観測結果を報告する．

ンデミックは CO2濃度の増加速度に大きな影響を与えることはなかった．例年の CO2 濃度増加率が維持されれば来年同月には 420 ppm を上回ると予想される．更にパリ協定で一つの目安となっている 1.5℃上昇の条件である大気中 CO2 濃度
430 ppm到達は 2030 年以前に訪れる可能性が見えてきた．
2020 年以降ラニーニャ現象が強まっているため，北半球の代表的なマウナロア観測所の CO2 濃度増加率は低下傾向にあるが，富士山頂の CO2 濃度増加率は低下する傾向が見られない．今後も富士山頂の CO2濃度の観測を継続し，富士山頂の CO2 濃度増加率の周期性とエルニーニョ/ラニーニャ現象との関係性を見ていく．

２．結果
２-1．2020-2021 年の観測成功
2020 年夏期の富士山頂への登山道は，COVID-19 の感染拡大防止対策により閉鎖された．その影響により 2020 年夏期にバッテリーへの充電が実施してなかった．そのため 2020 年
7 月から 2021 年 7 月までの期間は，2019 年 7 月に充電されたバッテリーで観測を継続せざるを得ない事態となった．バッテ
リーの電圧は幸いなことに 2021年 7 月まで CO2濃度観測シス
テムの停止が起こる下限値である 10.4V 未満まで低下しなかった(図 1)．すなわち富士山頂での大気中 CO2 濃度観測は，
コロナ禍でも途切れることなく継続できた．

2-４．コロナ禍での CO2濃度
COVID-19 の感染拡大防止を目的に 2020 年 1 月から 3 月
を中心に中国大陸でロックダウンが実施された．同時期の富士山頂の CO2濃度の季節成分が過去(2010-2019 年)に見られた CO2 濃度の季節成分の変動と異なった(図 3(a))．更に同期間の富士山頂の CO2 濃度とマウナロア観測所の CO2 濃度の差(ΔCO2)の推移は，モデルで算出された中国の人為起源のCO2排出量の変化量の推移とほぼ一致していた(図 3(b))．これ
らの結果から，富士山頂とマウナロア観測所の CO2 濃度の差
(ΔCO2)は，中国から排出される CO2 量を即時的に捉えられる指標になりえることが示唆された．
2021 年 1-4 月の富士山頂の CO2 濃度の季節成分は，2020年の時に見せた特異的な推移ではなく例年に近いものであった(図 3(a))．このことからも 2020 年 1-3 月に富士山頂で観測された CO2 濃度の大きな変動は，中国で実施されたロックダウ
ンによる人為起源の CO2 排出量の低下を反映したものと考えられた．

２-２．新たな CO2濃度検出部の導入
更なる省電力化を図るために新たな CO2 濃度検出部を開発し，それを CO2 濃度観測システムに導入した(写真 1)．しかし新 CO2 濃度検出部を導入後，衛星通信を介して研究所のサーバーに測定結果を送信する通信成功率が著しく低下した．その対応として，通信用ケーブルの径を太いものに置き換えたが，通信成功率に変化はなかった．来年度は通信アンテ
ナの位置の変更等を実施し，通信成功率の回復を図る．
２-３．CO2 濃度
季節変動成分を取り除いた長期トレンドでの 2021 年 7 月の月平均 CO2 濃度は 418.2 ppmであり(図 2(a))，前年同月と比較すると 2.4 ppm高い濃度であった．COVID-19 の感染拡大防止を目的としたロックダウン政策の影響による人為起源の CO2排出の停滞は一時的であり，最終的には 2020 年に起こったパ

３．おわりに今後，マウナロア観測所の 2021 年の CO2 濃度を含めた解析を行い，富士山頂で実施されている大気中 CO2 濃度観測の有効性を検証していきたい．

4

図 1. 2019-2021 年の CO2濃度観測システムのバッテリー電圧値，写真 1. 2021 年に導入した新たな CO2 濃度検出部

図 2. 富士山頂とマウナロア観測所の(a)大気中 CO2 濃度と(b)CO2 濃度増加率と ENSO Index

図 3. (a) 2010-2021 年の 1-4 月の富士山頂(実線)とマウナロア観測所(破線)の CO2濃度の季節変動と(b)富士山頂の CO2濃度からマウナロア観測所の CO2 濃度を引いた値(ΔCO2)と 2020 年の中国の CO2排出量の変化量

52021 年富士山頂と富士山太郎坊における窒素酸化物の計測
和田龍一 1，佐藤颯人 1，定永靖宗 2，加藤俊吾 3，大河内博 4，三浦和彦 5, 12，小林拓 6，皆巳幸也 7，鴨川仁 8
松本淳 4，米村正一郎 9，松見豊 10，梶野瑞王 11，速水洋 4, 土器屋由紀子 12，畠山史郎 13
1.帝京科学大，2.大阪府立大，3.東京都立大，4.早稲田大，5.東京理科大，6.山梨大，7.石川県立大，8.静岡県立大9.県立広島大 10.名古屋大，11.気象研，12.富士山環境研究セ 13.アジア大気汚染研究セ

濃度 /ppb

濃度 /ppb

１．はじめに
10NO
太郎坊
富士山は独立峰であり，その山頂は自由対流圏に位置
8
NOy
6
NO2
することから，大陸からの越境汚染を調査するのに適した
NOz
4
場所である．大気汚染物質として重要な窒素酸化物に関し
2て，2014 年に一酸化窒素（NO）と二酸化窒素（NO2），2015
0
8/5
8/12
8/19
年と 2016 年に総反応性窒素酸化物（NOy），2017 年には越日付（2021年）
10
境汚染の指標として重要な NOx 酸化物質（NOz）の計測を
NO
8
山頂
NOy
行った．しかしながら大型の分析装置を用いた観測は，電6NO2力の供給される夏季のみに限られ, 冬季を含めた通年の
4NOz
2
観測は難しかった．
02020 年 8 月より富士山南東麓の標高 1300m に位置する
8/5
8/12
8/19
日付（2021年）
富士山太郎坊（以下太郎坊）にて窒素酸化物の連続観測を開始した．太郎坊には年間にわたって電力が供給されて
図 1. 2021 年富士山頂と富士山太郎坊における窒素酸化いることから窒素酸化物の通年観測が可能である．そのた物濃度．上）富士山太郎坊．下）富士山頂．
めもし太郎坊で大陸からの越境汚染を観測出来れば，通2021 年 8 月 5 日から 8 月 24 日までの観測結果を図 1 に示
年にわたってその影響を調べることが可能となる．しかしながす．山頂の NO，NO2，NOy,，NOz の平均濃度はそれぞれ
ら太郎坊は平地に比べれば標高は高いものの，富士山頂（以0.03±0.06 ppb，0.15±0.13 ppb，0.63±0.48 ppb，0.45±
下山頂）に比べてその標高は低いことから地上からの影響を0.49 ppb（±の後の数字は標準偏差）であった．一方太郎坊
受けると考えられ，大陸からの越境汚染を観測できるかどうかの平均濃度はそれぞれ 0.10±0.19 ppb，0.51±0.57 ppb，は不明であった．
1.05±1.21 ppb，0.44±0.79 ppb であった．NO，NO2，NOy
そこで 2021 年度の夏季観測において山頂と太郎坊におけの平均濃度は太郎坊のほうが高いが，NOz の平均濃度は山る窒素酸化物の同時観測を実施し，太郎坊にて大陸からの頂と太郎坊で同程度であった．2021 年は海洋からの気塊が越境汚染を観測できるかどうか検討した．
多かったことが後方流跡線解析から推定され，例年に比べて山頂の窒素酸化物の濃度が低かったと考えられた．
２．方法
8 月 23 日から 24 日の山頂にて濃度が高くなっている期間
山頂にて，2021 年 8 月 3 日より NO，NO2, NOy 濃度のは後方流跡線解析より大陸からの気塊が山頂，太郎坊に到計測を行った． NOy 濃度の計測は，市販の Mo コンバータ達していたことが示唆された．この期間のオゾン濃度（東京都
化学発光分析装置（Thermo Fisher Scientific, model 42S）
立大学データ）と NOz 濃度の相関を調べた．相関プロットのを改良して用いた．装置の校正は，NO 標準ガスとゼロガス発
傾きはその気塊のオゾン生成効率を示す．山頂と太郎坊にて生装置を用いて，山頂にて行った．NO と NO2 濃度の計測は同時期に観測された気塊のオゾン生成効率はそれぞれ 12.2
開発した光分解コンバータに大気試料を通し，LED 光と 11.5 であり，到達時間に差があったものの同一の起源をも（375nm）を 5 分毎に ON/OFF することで計測した．NO2 のった気塊である可能性が考えられた．太郎坊においても大陸
光分解効率を，NO2 標準ガスを山頂にて測定することで求め，から輸送された気塊を捉えられることができ，越境汚染を評価
NO2 計測値の補正に用いた．
できる可能性があることが分かった．一方 8 月 6 日から 9 日
太郎坊において山頂と同様の分析装置を用いて 2020 年 8に観測された気塊は，後方流跡線解析よりともに海洋由来の月より継続して計測を行っている．今回山頂で測定した期間
きれいな気塊と推定されたものの，山頂の NOy 濃度は 0.5ｐｐの観測結果を用いて解析を実施した．
ｂ程度と低かったのに対し太郎坊では最大9ｐｐｂと高い値を示した．太郎坊では表層の影響を受けたと考えられる．今後デ３．結果と考察ータを積み重ね，検討を行う．
山頂および太郎坊の NO，NO2，NOy および NOz 濃度の6

大陸から富士山頂に運ばれた PM1 の化学成分の特徴
米持真一 1，村田浩太郎 1，市川有二郞 1，大河内博,3，畠山史郎 1,2，Ki-Ho LEE4
1.埼玉県環境科学国際センター， 2.アジア大気汚染研究センター，3.早稲田大学，4.韓国済州大学校
１．はじめに我が国の PM2.5 濃度は低下傾向が続いており，多くの地点
で環境基準を下回るようになった. 一方，WHO は 2021 年に
これまでの大気質ガイドラインを，これまでの 10 µg/m3(年平均値)から 5 µg/m3 に引き下げた. この濃度はバックグラウンド
レベルに近く，一層の濃度低下が求められる.
大気エアロゾルは，粒径 2 µm 前後を境に粗大粒子と微小粒子に大別されるが，粒径2.5 µm 以下の粒子状物質として定義される PM2.5 には粗大粒子の一部も含まれ，人為起源の粒子の評価には PM1 が適していると考えられる(図 1).
我々はこれまで富士山頂で PM2.5 採取を行ってきたが，日中に富士山
登山道などから 舞い 上が った表層粒子の
図 1 大気エアロゾルの粒径と起源影響を強く受けることから，2018 年から PM1 の採取を行い，2019 年には昼夜別の採取を行っている. 2020 年度に山頂観測ができなかったことから，2021 年は引き続き昼夜別の PM1 採取を行うこととした.

図 2 PM1、Al 濃度と As／V 比の変化
観測期間中の 8 月 7 日
から 11 日にかけて日本
列島は台風 10 号の影響を受け，その後は前線が停滞したことで，連日雨天となった．図2 に Al（アルミニウム）濃度およびAs（ヒ素）／V（バナジウム）比についても示す．
図 3 8/11 夜間の後方流跡線
Al は土壌粒子等の指標元素であるが，PM1 や Al 濃度は 8 月 5 日前後を境に濃度レ
ベルが一段低くなっており，降雨等により表層粒子の舞い上がりが抑制されたことを示唆していた．
大陸から空気塊が輸送された際，As／V比が夜間に高まることを報告してきた 1-2). 2021 年は 8 月 11 日の夜間に 1.3 に上昇したが，この日以外に明瞭な上昇は見られなかった．後方流跡線解析の結果，大陸方面から直接気塊が運ばれたことを示唆しており(図 3)，本手法の妥当性が示された.

２．方法
旧富士山測候所 1 号庁舎に設置した PM2.5 サンプラー(2025i) の分級器を PM1 Sharp cut cyclone に換えて PM1 を採取した. 期間は 2021 年 7 月 30 日～8 月 15 日の 17 日間である. PTFE フィルター (Teflo, Pall) を用いて，6 時と 18 時にフィルター交換を行い，6 時～18 時を日中，18 時～翌朝 6 時
を夜間とした. フィルターの 1／2 を用いて水溶性無機イオン(IC 法), 残りを用いて無機元素(マイクロウェーブ酸分解－
ICP/MS 法) の分析を行った．

４．おわりに2021 年は試料採取を行った期間は台風や前線の停滞により雨天の日が続き，例年とは異なる気象状況であった. これに伴い PM1 濃度や無機元素濃度は低濃度となり，検出下限
値を下回る事例が多く見られた. 今後，有効な分析データを多く得るために手法の検討が必要かもしれない.

３．結果と考察
図 2 に期間中の PM1 濃度を示した．平均濃度は 1.9 ± 1.2µg/m3 であり，2019 年の 2.7 µg/m3 と比べて大幅に低い濃度であった。日中と夜間の比較では，日中が1.8 µg/m3、夜間が2.0µg/m3 であり，PM2.5 も含めて昼夜別採取を行った 3 年間では初めて夜間の方が高い濃度となった.

参考文献
1) 米持真一ほか：富士山頂における昼夜別に採取した PM2.5
中の無機元素による発生源解明，70, 363-371 (2021).
2) 米持真一ほか：富士山頂における PM1 中無機元素の昼夜別変動，第 13 回成果報告会講演予稿集, O-11 (2020).

7富士山頂で空飛ぶマイクロプラスチックをつかまえる
大河内博 1,吉田昇永 1,谷悠人 1, 速水洋 1, 新居田恭弘 2, 勝見尚也 3, 皆巳幸也 3, 竹内政樹 4, 加藤俊吾 5,
和田龍一 6, 三浦和彦 7, 藤井佑介 8, 竹中規訓 8, 反町篤行 9, 梶野瑞王 10, 足立光司 10, 石原康宏 11, 岩本洋子 11
1.早稲田大学，2.パーキンエルマージャパン，3.石川県立大学，4.徳島大学，5. 東京都立大学，6.帝京科学大学，
7. 富士山環境研究センター，8.大阪府立大学，9. 福島県立医科大学，10.気象研究所，11.広島大学
１．地球表層を巡るマイクロプラスチック．
年間 480 万トンから 1280 万トンのプラスチックゴミが，陸から河川を通じて海洋に流れ込んでいます（2010 年推計）．プラ
スチックゴミは輸送過程や海洋で破砕されて微細化します．
直径 5 mm 以下のプラスチック小片はマイクロプラスチック（microplastics: MPs）と呼ばれています．マイクロカプセルやマイクロビーズのように，最初から 5 mm 以下の MPs もあります（一次 MPs）．破砕されて 5 mm 以下となったものは二次
MPs と呼んでいます．漁網などの大きなプラスチックゴミは海洋生物に巻きつき，MPs は魚や海鳥が誤食することにより命を奪っています．海洋生態系の破壊が懸念されています．
これまでプラスチックごみの終着点は海洋と考えられてきましたが，MPsが海洋から大気へ放出され，陸域へ年間14万トン輸送されていることが分かってきました（図 1）．すなわち，
プラスチックゴミの終着点は海洋ではなく，MPs となって海洋から大気を通じて地球表層を循環しています．陸域から大気を通じて海洋にも輸送されていることが報告されています．

図 1 地球表層を巡るマイクロプラスチック
3．大気中マイクロプラスチックは何が問題か？
3．1 健康リスク
MPs の体内摂取経路として食物，飲物，空気があります．どのくらいの MPs を，どのような経路で摂取しているのか詳細は分かっていませんが，三つのモデル研究をご紹介します．
一つ目は WWF（世界自然保護基金）による推計です．ヒトは一週間にクレジットカード一枚分（5 g）の MPs を摂取しているそうです．二つ目は米国における推計です．食物と空気が同程度であり，合計で年間 7 万個〜12 万個，水道水から年間4 千個，ペットボトル水から年間 9 万個の M`Ps を摂取しているそうです．三つ目は，一日あたり子供で 553 個（184 ng），大人で 884 個（583 ng）と推計しています．一週間摂取量は大人で 4 mg，子供で 1.3 mg であり，WWF 推計値の 1/1000 以下です．年間摂取量は子供で 20 万個，大人で 32 万個になり，
米国推計値よりも多くなります．WWF では空気吸入を無視していますが，ほか二つでは空気吸入が最も重要な経路です．
私たちは本当に MPs を空気から吸っているのでしょうか？
答えはイエスです．実際に呼吸系疾患のある患者の痰から20〜500 µm の MPs が見つかっています．喫煙者では非喫煙者より多くの MPs が検出されています．この大きさの AMPs
は，うがいや鼻洗いで除去できます．一方，吸入性粒子と呼ばれる 4 µm（空気動力学径：単位密度の球の直径に換算した粒径）以下の粒子では肺まで入り込みます．実際に呼吸系疾患で亡くなった方の肺胞から MPs が見つかっています．粒状
で 1.60〜5.56 µm，繊維状で 8.12〜16.8 µm であり，粒状が90%を占めていました．材質はポリプロピレンとポリエチレン
で全体の約 6 割を占めていました．また，摂取経路は分かっ

2．大気中マイクロプラスチックとは？
大気中マイクロプラスチック（Airborne microplastics; AMPs）の存在は，2016 年に初めて確認されました．フランス・パリで捕集された大気沈着物から繊維状マイクロプラスチックが多数発見され，中国・広東省で同様の報告がありました．2019年にはフランス・ピレネー山脈で都市部と同程度の AMPs が降っていることが報道され，日本国内でも注目されました．その後，北極やスイス・アルプスの雪氷から MPs が発見され，2020 年には米国西部でも AMPs が地上に降っていることが報告され，「プラスチックの雨が降る」と報道されました．
2016 年から 2021 年までに報告された論文をまとめると，空気中に浮遊している AMPs 個数濃度は 0.01（大西洋西部）〜
5650（中国・北京）個/m3 です．都市部で高く，外洋で低い傾向にあります．ただし，採取法，前処理法，分析法が同じではな
いので単純に比較ができません．中国では同一手法を用いて観測を行い，北部 3 都市平均で 358 個/m3，南部 3 都市平均で 230 個/m3 であることを報告しています．
以上のように，AMPs は都市部，山間部，外洋，北極で確認されていますが，地上部での観測であり，自由対流圏と呼ばれる高度 2500 m を越える上空に浮遊している AMPs の存在は確認されていません．そこで，私達は 2019 年から富士山頂
で PM2.5 を捕集して AMPs の実態解明に取り組んでいます．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：大河内 博 (Hiroshi OKOCHI) hokochi@waseda.jp
8

ていませんが，妊娠女性の母胎と胎児からも MPs が検出され，ヒト糞便から MPs が見つかっています．体内に取り込まれた
MPs が体内のどこに，どのくらい蓄積されるのか，健康にどのような影響を及ぼしているのか分かっていません．
3．2 環境リスク
MPs は紫外線による劣化過程でメタンなどの温室効
果ガスを放出することが分かっています．メタン放出
速度は水中よりも空気中が数十倍も大きいようです．
上空ほど紫外線が強いので，自由対流圏の AMPs から
温室効果ガスが放出されるかもしれません（図 2）．
AMPs が太陽光を吸収・散乱して，地球の温暖化や冷却
図 3 富士山頂で採取した PM2.5 から検出された球状アクリル化に関与する可能性も指摘されています．
プラスチックは水をはじきますが，劣化したり，表面
樹脂粒子（日本分光社製ラマン分光装置で計測）に大気汚染物質が付着すると雲を作りやすくなります．
大気中にも微生物が浮遊していることは知られていま 2021 年 7 月 20 日から 22 日に 0.06 個/m3 であり，既往研究のすが，AMPs に微生物が棲みついて表面にバイオフィ 外洋大気と同程度でした．材質はポリプロピレン（PP）とポリエ
ルム形成すると雲を作りやすくなります．海洋プラス チレンテレフタレート（PET）でした．大陸上空から空気が流入
チックゴミ表面には微生物が棲みついて“プラスチッ した 7 月 22 日から 26 日夜間に PP が増加し，ポリスチレン
ク生命圏”という独自の生態系を構築しています．陸域 （PP）も検出されました．東南アジアの地上空気が流入した 7
では農地，森林，最終処分場，不法投棄場などで MPs 月 26 日から 8 月 3 日，8 月 3 日から 10 日夜間に濃度がさらに微生物が棲みつき，風で巻き上げられると，微生物が に増加し，プラスチックの種類が増え，エチレンプロピレンゴ
棲息する AMPs になるかもしれません．AMPs が雲形 ム（EPDM），アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体成に関与してれば，降雨量を変化させ，太陽光の吸収や （ABS），ポリカーボネート（PC），生分解性プラスチック（GP）で散乱に影響を及ぼして気候変動に関与します．
あるポリビニルアルコール（PVA）も検出されました．本研究により自由対流圏大気中 AMPs の一端が明らかになりました．

図 2 大気中マイクロプラスチックの環境および健康リスク
４．富士山頂で採取した PM2.5 から AMPs を検出！
図 3 には，2021 年 7 月 20 日から 22 日の夜間（18:00 – 4:00）に採取した PM2.5 から検出された AMPs の一例を示します．
綺麗な球状のアクリル樹脂マイクロビーズです．塗料添加剤など幅広く使われていますが，市販品に比べると小さいので環境で削られて小さくなったものと考えられます．
図4 には，AMPs の個数濃度と組成を採取期間中の空気の由来とともに示しています．太平洋上空の空気が流入した

図 4 富士山頂における PM2.5 中 AMPs の個数濃度と組成
５．謝辞
この研究は，令和３年より環境研究総合推進費「大気中マイクロプラスチックの実態解明と健康影響」（JPMEERF20215003）
により行われました．現在，富士山頂を含めて日本全国でAMPs の実態解明を行っています．

9

富士山で雲水化学を調べる：雲は大気環境を知るリトマス紙
王一澤 1，大河内博 1，遠藤美由 1，皆巳幸也 2，三浦和彦 3，戸田敬 4，竹内政樹 5，，加藤俊吾 6，，和田龍一 7
1.早稲田大学， 2.石川県立大学， 3.東京理科大学， 4.熊本大学， 5.徳島大学， 6. 東京都立大学， 7.帝京科学大学
１． はじめに雲は液滴が小さいので重力による落下速度が小さく，空
気中に長時間にわたって浮遊しています．そのため，大気汚染物質との接触時間が長くなります．また，ガス状の大気汚染物質は小さい液滴ほど接近しやすく，小さい液滴ほど
単位体積当た り の 表面積 （球の 半径を r と す る と ，
4πr2/(4/3πr3) = 3/r）が大きいので大気汚染物質との接触面積が大きくなり，大気汚染物質を取り込みやすくなります．小さい液滴は体積も小さいので，同じ量の大気汚染物質を取り込むと大きな液滴より高濃度になります．雲粒は雨粒に比べて小さいので pH が低く，イオン強度（主要無機イオン濃度）も高くなります（表 1）．雲粒に大気汚染物質が溶け込むと雲粒の成長を促したり，あるいは，抑制したりします．雲粒径分
布の変化は太陽光の反射率に影響を及ぼし，降雨量分布を変化させるので地球環境に影響を及ぼします．雲は地球表層の約６割を占めるため，その影響は計り知れません．
雲は高度が高いところに浮遊しているので採取が難しく，化学研究は世界的にも遅れています．1990 年代まで森林立
ち枯れの要因として酸性霧が注目され，大部分は高度 2000
m までの森林域で観測されており，自由対流圏高度での雲水化学研究は限られています 2)．高所での雲観測は 2 つ手段があります．一つは航空機 3,4)，もう一つは山体 5,6)を用いたものです．しかし，航空機観測は費用が高額であり，気象条
件の制約があります．山岳観測は山体の影響を受ける可能性はあるものの常時観測ができます．
富士山は日本列島の中央部に位置しており，日本の最高峰であり，日本国内の地上大気汚染の影響を受けにくく，山
頂は自由対流圏高度に位置しています．観測地点の地形は
孤立峰（標高 3776m）であり，裾野の広がりに比して標高が高いことから山体の影響を受けにくいのです．また，標高2500m 以上は森林限界にあり，植生の影響も受けにくいことから，自然的な巨大観測タワーとして自由対流圏大気観測に適しています．ここでは，富士山山頂で私たちが行ってきた雲水化学の長期観測結果をご紹介します．
表１ 大気水滴の特徴（Seinfeld, 1986. Table 5.8 一部修正）1)
半径μm

大気中水分量m3 m-3

pH

イオン強度

靄

0.03~0.3

10-11 ~ 10-10

1~8

約1

雲

10

5×10-8 ~ 3×10-6

3~6

10-3 ~ 10-2霧

10

2×10-8 ~ 5×10-7

2~6

10-3 ~ 10-2

雨200~2000

-

4~5

10-4

２． 雲は大気環境を知るリトマス紙：pH の変化を知る
図 1 の 1 段目に雲水の pH と N/S 比（硝酸イオン当量濃度と非海塩性硫酸イオン濃度の比），2 段目に主要無機イオ
ン総濃度と化学組成の割合を示しています．2020 年には，
新型コロナウイルス感染拡大のため，富士山頂での研究活
動はできませんでした．
雲水 pH と N/S 比はばらつきがあるものの，2006 年から経年的に上昇傾向にあります。過去には pH 3 を下回る強酸性でしたが，近年は pH 5 付近まで回復してきています．
N/S 比が上昇していますので，硫酸濃度減少が pH の回復の要因であるといえます．
主要無機イオンは，2007 年，2008 年には試料数が少な
く高濃度ですが，10 試料以上採取できた 2009 年以降は低濃度を推移しており，2021 年には最低濃度を示しました（0.048 μeq/L）．化学組成をみると，硫酸イオンの割合が減少
しています．これは N/S 比の増加と一致しています．
新型コロナウィルス感染拡大に伴うロックダウン前の 2019年までに比べて，2021 年には pH，N/S 比ともに上昇し，過去最大値を示しました(pH：5.25，N/S 比：1.34).

図 1. 夏季富士山山頂における雲水 pH と N/S 比，
総主要無機イオン濃度の経年変化
３． 富士山頂の雲水 pH に及ぼす越境汚染の影響
富士山頂には色々な空気が運ばれてきます．どこから空気が運ばれてくるのかはアメリカ海洋大気局 NOAA が開発した HYSPLIT model で調べることができます．富士山頂の空気の履歴を，図2のように，大陸北部（赤色），大陸南部（橙10色），海洋（水色）に分類しました．分類が難しいものは「その他」にしました．図 2 には平均 pH も一緒に示しています．
2009 年以降，2013 年に最低 pH を示しましたが（pH 4.01），
このときには大陸南部から運ばれて空気が半分を占めていました．主要無機イオンも最高濃度でした．一方，海洋から運ばれてくる空気が多かった 2019 年，2021 年には雲水 pHが高く，2021 年には最高 pH 5.25 を示しました．このように，
雲水 pH は運ばれた空気の履歴を反映しています．

を比較すると，2021 年には総濃度，副成分濃度ともに減少し，副成分濃度は 2013 年以降最低でした．2021 年には 2019 年と比較して全金属元素濃度が減少しており，特に減少率が高かったのが V（-80%）, Cu（-80%），Fe（-68%）でした．石炭燃焼由来で越境汚染の指標ともなっている As（-32%），Se（-61%）,Cd（-19%）も大きく減少していることが分かりました．
これは，アジア大陸の発生源の汚染物質排出量の減少と，海洋由来の空気の増加が原因と考えられます．
５． おわりに
夏季富士山頂における雲水化学の長期観測により，越境
大気汚染の影響は減少し，日本上空の空気質は改善傾向にあることが分かってきました．今後も引き続き，監視が必要です．
参考文献
1) Seinfeld, J. H., Pandis, S. N. (2006). Atmospheric Chemistry andPhysics. Second edition. Wiley-Interscience, 1203.
2) Pye, H. O. T., Nenes, A., Alexander, B., Ault, A. P., Barth, M. C.,
Clegg, S. L., Collett Jr., J. L., Fahey, K. M., Hennigan, C. J.,
Herrmann, H., Kanakidou, M., Kelly J. T., Ku, I. T., Faye., McNeill,
V., Riemer, N., Schaefer, T., Shi, G., Tilgner, A., Walker, J. T., Wang

図 2.富士山頂汚染物質の由来と pH 変化

T., Weber R., Xing, J., Zaveri, R. A., Zuend, A. (2020). The acidityof atmospheric particles and clouds, Atmos. Chem. Phys., 20,4809-4888.
3) Albrecht, B. A., David, A. R., Stephen, N. (1988). Observations ofMarine Stratocumulus Clouds During FIRE, Amer. Meteor. Soc., 69,
618-626.
4) Flamant, C., Knippertz, P., Fink, A. H., Akpo, A., Brooks, B., Chiu,
C. J., Coe, H., Danuor, S., Evans, M., Jegede, O., Kalthoff, N.,
Konare, A., Liousse, C., Lohou, F., Mari, C., Schlager,
H.,Schwarzenboeck, A., Adler, B., Amekudzi, L., Aryee, J., Ayoola,M., Batenburg, A. M., Bessardon, G., Borrmann, S., Brito, J.,
Bower, K., Burnet, F., Catoire, V., Colomb, A., Denjean, C.,
Fosu-Amankwah, K., Hill, P. G., Lee, J., Lothon, M., Maranan, M.,

図 3．富士山頂における雲水中微量金属元素の経年変化

Marsham, J., Meynadier, R., Ngamini, J.-B., Rosenberg, P., Sauer,D., Smith, V., Stratmann, G., Taylor, J. W., Voigt, C., Yoboue, V.

４． 富士山頂の雲水中微量金属の長期間変動
雲水には有害な重金属も含まれています．図 3 に，2013年から 2021 年における雲水中微量金属元素の経年変化を示します．1段目に溶存微量金属元素の総濃度平均と組成，2 段目に溶存態微量金属元素の副成分（Al，Fe，Zn 以外の10 元素)の総濃度平均と組成割合を示します．微量金属元素の主成分は Al， Fe， Zn であり，副成分では Mn， Cu，Pb の割合が高いです．ばらつきは大きいですが，有害重金属を含む副成分は減少傾向にあります．2021 年と 2013 年(2018) The dynamics-Aerosol-Chemistry-Cloud interactions inwest Africa field campaign, Bull. Amer. Meteor., 99, 83-104.
5) Mohnen, V. A., Vong, R. J. (1993) A climatology of cloud chemistry
for the eastern United States derived from the mountain cloudchemistry project, Environ. Rev., 1, 38-54.
6) Renard, P., Bianco, A., Baray, J. L., Bridoux, M., Delort, A. M.,
Deguillaume, L. (2020) Classification of Clouds Sampled at thePuy de Dome Station (France) Based on Chemical Measurements
and Air Mass History Matrices, Atmosphere, 11, 732.

11

富士山で雲を直接サンプリング：一滴ごとの分析から何が見えるのか？
南齋勉 1，白倉将貴 1，石川翔 2，山本祐志 3，大河内博 2
1. 静岡理工科大学，2. 早稲田大学，3. グリーンブルー（株）
１．はじめに
雨雲は雲粒核となるエアロゾルに水分子が凝結することで形成され，粒子状物質やガス成分の取り込みや，水蒸気による吸湿過程を経て成長する。一般的に，雨や霧などの湿性沈
着物中の化学組成の分析を行う際，採取装置に回収したサ
ンプルに対して行われるため，これらの成分は時間・空間的に平均化される。このため，従来の採取法では，雨水が持つ
詳細情報は失われている。雲粒の核形成から，雲粒への大気汚染物質の沈着，雲粒中における液相反応の解明には，
時間空間分解能に優れた採取分析手法が重要である。
現在まで，雨一滴の成分定性や，液滴径の計測に関する報告はあるが 1-6)，採取と計測の難しさから溶存成分の定量に関するものはほとんどない。われわれは，図 1 に示すような，ゲル薄膜に含まれる溶質と雨中の溶存イオン成分による結晶生成を利用することで，一滴の雨滴の成分を簡便に定量する手法の確立を目指してきた 7, 8)。その結果，硫酸塩について，本手法の検出感度と分析精度は，実環境試料に耐えうるレベ
ルに到達してきたので，昨年度から実環境における雨粒や雲粒のサンプリングを行なっている。

２．採取と観察の方法
雨粒採取分析ツールは以下の手順に従って作製した。5mM の塩化バリウム水溶液に 5wt% となるようにゼラチンを加え，加温しながら 3 時間攪拌させた。この溶液を内径 33
mm のポリスチレンシャーレに塗布し，減圧条件のデシケー
ター内で 2 日間静置し，その後はアルミジップロック内に入れて保存した。降水を確認した際に，ツールをアルミジップロッ
クから取り出し，シャーレの内面には塗布されたゲル薄膜上に雨粒が載るように 3 分間暴露し，シャーレの蓋を被せたの
ち，再びアルミジップロック内に収納した。
富士山頂における採取は，山頂班に依頼することで，2021
年 7 月 22 日から 8 月 25 日の間，測候所が雲内に入ったことを確認した際に，雨粒採取と同様の手法で行なった。その結果，17 個のサンプル採取に成功した。
富士山 5 合目の太郎坊大気観測サイトにおけるドローンサ
ンプリングは，以下のとおり行なった。小型マルチコプター
Phantom4（グリーンブルー社；図 3）上に採取ツールを貼付し，2021 年 7 月 24 日 7 時から 9 時まで高度 1440 m への計 4 回のフライト（飛行時間：3～6 min）を行なった。

この手法を用いた採取分析対象として，地表（静岡県西部に位置する静岡理工科大学）において観測された降水イベント
にて初期降水の雨粒を採取した。また，令和３年度には，富士山山頂測候所における直接採取（山頂班による 17 サンプ
ル採取）と，富士山麓５合目太郎坊におけるドローン飛行によって，雲粒のサンプリングをそれぞれ行なった（図2）。富士山
は標高が高く自由対流圏に位置しており，また独立峰である
ことから，比較的近傍の汚染の影響を受けずに中国大陸から飛来する PM2.5 などの汚染大気の長距離輸送の影響を観測することができる。雨粒と雲粒の粒径分布と，液滴中の硫酸塩
濃度分布を比較することで，雲粒形成から降水までの成長過程の解明につながることが期待される。

12

③雨滴中の硫酸塩物質量の分布が狭いイベント，これら 3 つのいずれかのパターンに分けられることが分かってきた。これらの降水イベントをもたらした雲の，雲核が形成された後の成長過程について，それぞれ以下のように推察できる。①雲滴成長が小さい雨雲，②合体を中心とした雲粒成長過程を経た雨雲，③吸湿を中心とした雲粒成長過程を経た雨雲。そして，硫酸塩以外のエアロゾルが雲凝結核となった雲粒である。
これらのパターンが分かれる要因について，雨雲を含む気塊の移流経路（後方流跡線），当日の気圧配置（天気図），相対
湿度や降水量（気象庁データ）から検討を行なったが，顕著な傾向は得られなかった。今後，大気中エアロゾルやガス濃度など大気化学データとの比較も検討している。

採取後の試料は，研究室に戻ったのち，デジタルマイクロ
スコープ（KEYENCE VHX-7000）で，雨粒もしくは雲粒の浸透により生成した硫酸バリウムの結晶を撮影し、画像処理ソフトを用いて，液滴粒径と，結晶ピクセル数を計測し，それぞれの分布について検討した。
３．一滴ごとの分析からわかること
雨粒と雲粒のいずれの採取においても，ゲル薄膜上の降水が採取された液滴跡の内側には，図４に示すような硫酸バ
リウムの結晶生成が確認された。液滴跡の直径を確認したところ，雲滴については，10-100 m の範囲で粒径分布が確認され，20-30 m の液滴径を持つ雲滴が最も多く確認された。
この粒径分布は，これまでに報告されている雲粒の粒径分布とおおよそ一致していた 9-11)。

４．おわりに一滴ごとの雨粒中に含まれる硫酸塩濃度分布と，液滴径分布から，雨雲の雲粒形成や成長の過程について情報が得られることが分かってきた。現在は，雨粒に関する解析のみであるが，富士山頂で山頂班メンバーによって採取された試料や，ドローンによって採取された雲粒試料についての解析が進むことで，より詳細な検討が進むことが期待さ
れる。
参考文献

1) M. Kasahara, S. Akashi, C.-J. Ma, and S. Tohno,
Atmos.Res., 2003, 65, 251.
2) C.-J. Ma, S. Tohno, M. Kasahara, and S. Hayakawa,Anal.Sci., 2006, 22, 415.
3) K. Bächmann, I. Haag, T. Prokop, A. Röder, and P.
Wagner, J. Chromatogr., A, 1993, 643, 181.
雨粒については，降水イベントによって液滴径分布は，異4) A. Röder and K. Bächmann, J. Chromatogr., A, 1995, 689,なる傾向が確認された。しかし，採取された 17 イベント中ほと
305.
んどの降水の粒径分布は 100 m を下回る大きさであり，初期
5) B. Tenberken, P. Ebert, M. Hartmann, M. Kiber, A.
降水を対象として採取したことから，一般的に報告されている
Mainka, T. Prokop, A. Röder, and K. Bächmann, J.
雨滴径の分布 12)よりも小さい結果となったと考えられる。
Chromatogr., A, 1996, 745, 209.
雨滴の濃度分布について検討した結果，液滴径分布と同
6) B. Tenberken and K. Bächmann, J. Chromatogr., A, 1997,
様に広い分布が確認されたが，低濃度の雨滴の分布が多く，775, 372.
支配的であることが示された。この結果は，溜めて分析する
7) N. Tomikawa, B. Nanzai, and M. Igawa, Anal. Sci., 2011,
従来の定量法では，平均化によって濃度が低く見積もられて
27, 861.
いることを示す。見積もられた雨滴体積と硫酸塩物質量から，
8) B. Nanzai, Y. Goto, Y. Ishida, and M. Igawa, Anal. Sci.,
体積加重平均濃度を算出すると，ほとんどの降水イベントに2019, 35, 1263.
おいて，一般的に報告されている平均濃度（数十 mol/L）よ9) J. Warner, J. Atmos. Sci., 1969, 26, 1272.
りも高濃度（~ 1 mM）となり，初期降水が高濃度であることが確
10) J. W. Fitzgerald and P. A. Spyers-Duran, J Appl. Meteorol.,
認された。
1973, 12, 511.
降水イベントごとに，得られた雨滴の「液滴跡直径」，「硫酸11) N. L. Miles, J. Verlinde, and E. E. Clothiaux, J. Atmos. Sci.,
塩物質量」，「硫酸塩濃度」の各々の間での相関関係につい2000, 57, 295.てみると，ほとんどの降水イベントは，①雨滴体積の分布が
12) M. A. Cecchini, L. A. T. Machado, P. Artaxo, Atmos. Res.
狭いイベント，②雨滴中の硫酸塩濃度の分布が狭いイベント，
2014, 143, 301.

13

微粒子が気候を変える！
―富士山体を利用したエアロゾルの気候影響の研究―〇三浦和彦 1,2，大河内 博 3，加藤俊吾 4，和田龍一 5，皆巳幸也 6，鴨川 仁 7，矢吹正教 8，青木一真 9，永野勝裕 1，
森 樹大 1,10，岩本洋子 1,11，上田紗也子 1,12，速水 洋 3，桃井裕広 1,13，五十嵐博己 1，伊藤佳樹 1，木村 駿 1，齋藤天眞 1
1.東京理科大学，2.富士山環境研究センター，3. 早稲田大学，4.東京都立大学，5.帝京科学大学，6.石川県立大学，
7.静岡県立大学，8.京都大学，9.富山大学，10.東京大学，11.広島大学，12.名古屋大学，13.千葉大学
クを示した．成長率を用いて NPF 発生時刻の推定を行ったところ，日中 (80 %) と夜間 (20 %) の両方で NPF が発生しており，光化学反応と暗反応の両方で NPF が発生している可能性があることが示唆された．1)
新粒子生成の原因の一つとしてイオン誘発核生成が考えられる．そこで，大気イオンの測定を行ったが，残念ながら，イオン誘発核生成はほとんど観測されなかった 2)．
粒子数濃度の増減は直接効果にとって重要であるが，新しく生成した粒子が全て CCN になるわけではない．自然条
件の過飽和度において CCN となる（活性化する）粒子の臨
界直径は 50～150nm と報告されているが，80nm 以上の粒子数濃度（N80）を潜在的な CCN 数濃度として用いることが多い．2014 年以後のデータを解析した結果，イベントの後 N80が増加する例は 81 回のイベント中 34 例，モード径が 80nmを超えたのが 7 例，観測された．富士山頂では増加数は 85〜240 個/cm3 と他の観測点と比較し小さいが，増加率は 150～350%と他の観測点と同程度であることがわかった 3)
CCN は雲凝結核計（CCNC）を用いて，外気を吸引し測定器内で自然の雲と同程度の過飽和状態にしたときに成長する粒子数を計数することにより測定することができる．これを総粒子数濃度と比較すると，気塊がどこから輸送されて来たかによって，CCN 数の割合が異なった．
2010 年の結果によると，下層から気塊が輸送されて来た時より，自由対流圏中を越境輸送されて来た時の方がCCN 数の割合が高いことがわかった．これは輸送中に粒２．2006〜2019 年の富士山頂の観測結果
2006 年〜2019 年までの成果については過去の成果報 子が十分成長したためと考えられる 4) ．また，CCN の活
告会で紹介してきた．ここではすでに投稿済み，投稿中 性化は，水蒸気過飽和度が高い，乾燥粒径が大きい，吸湿性が強いほど大きいが，雲粒（CD）生成には粒径分布の成果について紹介する．
走査型移動度粒径測定器（SMPS）で測定した 14.9〜 が最も影響することが示され，化学組成の代表値を用い148.6nm の総粒子数濃度，
大きさ別に核生成モード（14.9 ても CD 数濃度を推定できる可能性が示された 5) ．
〜24.6nm），Aitken モード（26.4〜96.5nm），蓄積モード富士山頂への大気境界層の気塊の影響を調べる試み（103.7〜148.6nm）の粒子数濃度の経年変化を見ると， も行われた．山頂，太郎坊（1,290 m）のほかに気象庁
総粒子数濃度は 2006 年〜2019 年の 14 年の間に約 3 分 の 7 合 8 勺避難小屋（3,255 m）で同時に観測し，谷風の１に減少している．特に核生成モードの減少が著しい． によるエアロゾル粒子輸送の定量評価を行った 6) ．ま核生成モードのエアロゾルは NPF により生成され，イベ た，測定器を持って徒歩観測を行い，窒素酸化物濃度
ントが起こると急激に高濃度になる．新粒子生成イベント の鉛直分布を求めたり 7) ，雲過程によるエアロゾル粒
は 2006 年から 2019 年の全観測期間 453 日中 291 回観測さ 子の変質の調査を行った 8)．
れた．日中は 8 時，夜間は 22 時にイベント観測数のピー＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：三浦和彦 (Kazuhiko MIURA) miura@rs.tus.ac.jp

１．はじめに二酸化炭素の増加により地球の温度が上がっているのはご存知ですね．富士山頂の値も増加しています．でも地球を冷やす物質があることをご存知ですか？空気中に浮遊する微粒子，エアロゾル粒子です．PM2.5 もエアロゾルですが，それよりコロナウイルスの媒体としてご存知ですよね．この悪玉のエアロゾルですが，地球を冷やす効果があります．太陽光を直接散乱・吸収する直接効果と，雲の核（雲凝結核，CCN）になることで雲の特性を変える間接効果です．
エアロゾル粒子が爆発的に増加する現象があります．二酸
化硫黄などの気体が粒子化する現象で新粒子生成（NPF）と呼んでいます．エアロゾル粒子濃度が高いところは都市です
が，地球温暖化というと地球規模の問題ですから地球表面の7 割を占める海洋上の大気中の NPF について調べようと，
1989 年から研究船で毎年のように観測をしていました．でも，2003 年の航海までほとんど観測されません．そして，その例
も自由対流圏で生成したものが高気圧のもと，沈降したもの
です．確かに，航空機観測により自由対流圏において NPFがしばしば観測されることが報告されています．しかし，航空
機は移動が速いため，NPF のメカニズムを解明するのは難し
いです．そこで富士山頂（3776m）で 2006 年から観測を始めました．富士山頂は自由対流圏に位置することが多く，NPFのメカニズムを調べるためには最適の場所です．

14

変化を示すことが多い．図４に 7 月 23〜24 日を拡大し
３．太郎坊，御殿場基地における観測2020 年，2021 年夏期ともコロナ禍のため，山頂での観 て示す．総濃度と Aitken モード，累積モードの粒子濃測はできなかった．富士山頂には谷風により，大気境界層 度，核生成モードの割合を示す．全粒径範囲にわたり，の大気が輸送されることがある．そこで，輸送過程を調査 23 日 7 時〜8 時頃にスパイク状，10 時〜15 時になだらすることを目的に 2020 年 8 月から太郎坊と御殿場基地 かな増加が見られる．24 日も 7 時頃にスパイク状，15（446 m）で同時に光散乱式粒子計数器（OPC）の測定をし 時過ぎに増加が見られるが， Aitken モード，累積モーた（図１）．OPC に太郎坊では KC01E，御殿場基地では ドの粒子濃度は増加していない．24 日は新粒子生成イ
KC52C を使用した．また太郎坊では SMPS による粒径分 ベントと考えられるが，23 日は SO2 濃度も高く長距離
布とスカイラジオメータ により光学的厚さの測定をした． 輸送が考えられる．浅間山の噴煙の影響を捉えたものかもしれない．

図３ 総粒子数濃度と核生成モードの粒子濃度の割合の時間変化（2021 年 7 月，8 月）
太 坊

0818-0824

図１ 観測場所の位置と高度（https://npofuji3776.org/infrastructure/bases.html）
御場 2020 年 8 月に太郎坊と御殿場基地で同時に測図２に定した OPC の結果を示す．太郎坊では 26 日 21 時過ぎに 0.3, 0.5 µm 以上の粒子濃度の減少が見られるが，御殿場基地では 26 日の夕方から減少している．また，29
日夜，31 日夜の減少にも時間のズレがある．今後，風系など気象解析により輸送過程を調べたい．
太 坊

図４ 総粒子濃度，Aitken モード，累積モードの粒子濃度と核生成モードの粒子濃度の割合の時間変化（2021 年
7 月 23 日〜24 日）

0825-0831

謝辞
本研究の一部は，科研費基盤研究 B（19H04238）（代表 矢
吹正教，2019-2021 年度）の助成により行われた．

御 場

参考文献
1) 五十嵐博己ら, エアロゾル研究，37, 2022 （印刷中）2) 長岡信頼ら, J. Atmos. Elect., 33, 107-114, 2013
図２ 太郎坊（上），御殿場基地（下）で測定した 0.3
3) 木村駿ら, エアロゾル研究, 2022 （投稿中）µm 以上の粒子濃度の時間変化（2020 年 8 月 25〜31 日）
4) 長谷川朋子ら, エアロゾル研究, 27, 189-196, 2012
図３に 2021 年 7 月〜8 月の 15〜150nm の総濃度と核 5) Iwamoto et al., Appl. Sci., 11, 8439, 2021
生成モード（15〜25nm）の粒子の割合の時間変化を示 6) 藤代恵史ら, エアロゾル研究，24, 123-128, 2009
す．台風，低気圧，前線の影響を受けて低濃度を示すが， 7) 室崎将史ら，大気環境学会誌，41(6) , 347-354, 2006
それ以外の日は日中高く夜間低いという規則正しい日 8) Ueda et al., Atmospheric Research, 137, 216-227, 201415

雲や雨の種になる粒子を探す−富士山頂での氷晶核観測 2021
村田浩太郎 1，米持真一 1，大河内博 2，鴨川仁 3
1.埼玉県環境科学国際センター，2.早稲田大学，3.静岡県立大学
１．はじめに雲は水滴や氷が上空に浮かんでいるものであるが，水分だけで雲ができるわけではない．大気中の微量な成分，とりわけ，微粒子（エアロゾル粒子）の存在が雲の水滴や氷，ひいては雨や雪の形成に必要不可欠である．
我々が日常的に目にする降水の 8 割程度は雲の氷（氷晶）の形成が関係している．氷晶は雲の中の水分を効率的に下に落とすようにはたらきかけるからである．
上空ほど気温が低いものの，理論的には上空に浮かぶ微小な氷晶の形成にはかなり上空の低温環境（-40℃）が必要
である．しかし，実際の大気中には氷形成を促進する「氷晶核」という微粒子が存在するために，より低い高度（高い気温）で氷晶が形成される．氷晶核は我々が目にする雲や降水の種になっているともいえる．
上空に存在する氷晶核は情報が少なく不明な点が多いことから，我々は富士山頂で観測を行なっている．2021 年は連続観測を実施することができたので報告する．

ひし形）．同じ手法によるものではないので厳密な比較はできないが，同程度の濃度であった．このことは，この 50 年あまりの間に氷晶核数が大きく変化しておらず，自然起源の粒子が主要な氷晶核であることを示唆している．氷晶核としてはたらく微粒子として代表的なものは鉱物であるといわれ，富士山頂の上空においても主要な氷晶核は自然起源の鉱物であると考えられる．興味深い結果として，日中の方が夜間よりも氷晶核数濃度が高い傾向がみられた．日中は谷風が吹き，山体表土由来の鉱物が山頂に輸送されることが原因であると推察された．この昼夜の変動が氷晶核数濃度の変動幅を広げていたと考えられる．山体が氷晶核の発生源となるのであれば，雲や雨の形成において富士山は，斜面
によって上昇気流をもたらすだけでなく，上空への効率的な氷晶核の供給源となっている可能性がある．発表では富士山の表土が山頂大気中の氷晶核を説明し得るのか，実施した解析の結果も紹介する．

２．観測方法2021 年 7 月 12 日から 8 月 28 日まで富士山測候所 3 号
庁舎外，山頂の西側にあたる場所に試料採取装置を設置した．極めて細かい目（0.2 µm）のフィルターで空気を吸引濾過することで，大気中の微粒子を集めるものである．時間は8 時〜16 時（日中）と 20 時〜4 時（夜間）の 8 時間ずつに分けて採取した．
試料は冷蔵で保管・輸送し，実験室に持ち帰った後に分析を行なった．試料フィルターをカットし，超純水に浸すことで試料液を作成した．不純物の少ない超純水では，冷却しても-35〜-34℃程度まで凍結しない．しかし，試料液には山頂大気中に存在していた氷晶核となる微粒子が存在しているので，これよりもかなり高い温度で凍結する．この差を測ることで山頂大気中に存在していた氷晶核数を推定した．

図 1 2021 年 7 月 12 日～8 月 11 日に観測された氷晶核数
濃度．他山岳観測サイトでの濃度範囲も記載．

３．結果と考察
計測された氷晶核数濃度を図 1 に示す（現在分析済の 8
月 11 日分まで掲載）．横軸は活性化温度で，縦軸はその温度以下ではたらく空気1 リットルあたりの氷晶核数を示している．他山岳観測サイトで報告された平均的な濃度範囲と比較
すると，およそ同様の濃度ではあったものの変動幅が比較的広い結果であった．富士山頂では 1972〜1976 年に氷晶核の観測がなされており 1)，その結果も併せて示す（図 1 中

参考文献
1) 名古屋大学水圏科学研究所編（1991）．大気水圏の科学—黄砂，pp.200–215，古今書院．
2) Chen et al. (2021). Atmos. Res., 253, 105426.
3) Hodshire et al. (2022). Atmos. Chem. Phys. Discuss.,
https://doi.org/10.5194/acp-2022-29.
4) Brunner et al. (2021). Atmos. Chem. Phys. Discuss.,
https://doi.org/10.5194/acp-2021-710.

16

富士山周辺で豪雨は増えている？：豪雨災害と大気汚染の気になる関係〜2021 年 8 月には「大気の川」が富士山に大雨をもたらした〜
米戸鈴美香１，大河内博１，皆巳幸也 2, 加藤俊吾 3，和田龍一 4，三浦和彦 5, 土器屋由紀子 5，畠山史郎 5，山田佳裕 6
1.早稲田大学， 2.石川県立大学，3.東京都立大学，4.帝京科学大学，5.富士山環境研究センター，6.香川大学
１．日本全国で激しい雨が増えている
近年，日本国内では記録的短時間大雨という，数年に一度程度しか発生しない短時間の大雨が多発しています（図 1）．
2017 年から 2020 年は年間 100 回程度を推移しています．その結果，山間部では大規模な土砂災害が発生しています．
大雨の発生要因として，地球温暖化による表層海水温度の上昇に伴う大気中水蒸気量の増大が指摘されています．同じ地域に大量の水蒸気が流れこみ，次々に積乱雲が発生して大雨をもたらす線状降水帯が被害を増大しています．最近では，
大気中を大量の水蒸気が帯状に流れる大気の川が日本国内に大雨をもたらすことが明らかになってきています．今後，さらに豪雨が増加して災害が頻発化・激甚化する恐れがあり，
豪雨生成メカニズムの解明は喫緊の課題となっています．
図 2 日本全国における年間豪雨発生回数の分布

図 1 日本全国における記録的短時間大雨の発生回数
2．山間部でも激しい雨が増えている“山の天気は変わりやすい”と言われます．山間部では，夏の晴天日の午後になると，局地的に対流雲が発達し，激しい雨や落雷が発生します．これは特別なことではなく，自然現象です．私たちは東丹沢で渓流水調査を 15 年以上続けていますが，調査でお世話になっている丹沢ホーム・中村道也さん（NPO 法人丹沢自然保護協会理事長）との雑談の中で，「丹沢では激しい雨が増えている」と伺いました．これまで都市部でゲリラ豪雨研究をしていましたが，丹沢における過去
40 年間の降雨量も調べました．その結果，最近の 20 年間で
時間雨量30 mm を越える激しい雨（以後，豪雨）が南斜面で 2倍以上に増えていることが分かりました．そこで，日本全国の山間部における豪雨の実態解明に乗り出しました．
図 2 には，標高 400 m 以上の降雨量観測地点を山間部と定義して 193 地点における過去 40 年間の暖候期（6 月〜10月）における年間豪雨発生回数の平均値を示しています．豪
雨は太平洋側の南西斜面で最も多いことが分かります．南部
ほど高く，北部では少ない傾向があり，沿岸部ほど高く，内陸

図 3 日本全国における豪雨発生回数の過去 40 年間の変化ほど発生頻度が低下する傾向が見られました．図 3 には，過去 40 年間の豪雨発生回数の変化を示しています．前期を1980 年から 1999 年の 20 年間，後期を 2000 年から 2019 年の 20 年間とし，前期と後期の比をプロットしています．豪雨発
生回数は各地点で増加傾向にあり，7 割の観測地点で増加していることが分かりました．豪雨発生回数は内陸部や北部で著しく増加しましたが，図 2 で示したように，これらの地域では豪雨発生回数がもともと少ない地域でした．この要因解明にはさらなる解析が必要ですが，地球温暖化に伴う大気中水蒸気量の増大が影響している可能性があります．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：大河内 博 (Hiroshi OKOCHI) hokochi@waseda.jp
17

3．富士山周辺で豪雨は増えている？
富士山周辺における豪雨発生回数を，過去 10 年毎（I 期：
1980-1989年，II期：1990-1999年，III期：2000-2009年，IV期：
2010-2019 年）に集計し，豪雨発生要因を台風性，前線性，局地性豪雨（台風性，前線性豪雨以外の豪雨）に分けて示しています．各地点ともに，豪雨発生要因としては台風が多くの割合を占めていることが分かります．
富士山南東麓では，過去20 年と最近20 年を比較して局地性山間部豪雨の発生回数が増加傾向にありました．前線性豪雨が IV 期で増加傾向にあり，2010 年代に豪雨が増加した原
因は局地性豪雨および前線性豪雨によります．
富士山南西麓では，前線性や台風性豪雨の増加が III 期
間から IV 期の増加原因となっていました．
富士山北麓では，前線性豪雨の発生回数が非常に少なく，豪雨の発生要因としては台風が多くの割合を占めていることが分かりました．豪雨発生回数は増えていません．
以上のことから，富士山周辺では南斜面で豪雨が増加していますが，主な要因は前線の発達であり，局地性豪雨の増加も一因です．一方，北側斜面では前線や局地性豪雨の影響は小さく，豪雨の増加傾向は見られませんでした.

2021 年夏季には富士山頂・馬の背は大規模な土砂流出が起き，地元の方も驚いていました．図 5 には，富士山周辺における 2021 年 8 月 11-21 日の降水量を 2002-2019 年の 8 月
平均降水量と比較しています．南斜面（白糸，赤塚，印野，須山）では， 2.5 倍以上の降水量があったことが分かりました．
このときには，「大気の川」の存在が確認されています．
４．局地性豪雨の生成には大気汚染が関係か !?
図 6 には，富士山南東麓御殿場口太郎坊（標高 1290 m）
で採取した雨水を通常降雨と豪雨に分けて，pH，化学組成，
大気沈着量を示しています．局地性豪雨はpHが最も低く（pH4.76），酸性物質由来である硫酸イオンと硝酸イオンの割合が高く，大気沈着量が前線性豪雨と同程度に高いことが分かります．つまり，局地性豪雨は酸性雨であり，短時間に大量の酸性物質を森林生態系に降り注いでいることになります．一方，台風性豪雨は pH が最も高く，海洋由来のナトリウムイオンと塩化物イオンの割合が高く，綺麗な雨です．
局地性豪雨は夏の午後に発生することから，海風とともに沿岸部の都市部で放出された大気汚染物質が輸送され，対流雲を作る核になったり，雲に溶け込んでいることが考えられます．局地性豪雨がいつどこで降るのかを予測するのは難し
く，採取は大変なのですが，2020 年夏季には御殿場口太郎坊と御殿場市内で同時採取に成功しました．発表時には，その結果と合わせてご紹介します．

図 4 富士山周辺における豪雨発生回数．
I：1980-1989，II：1990-1999，III：2000-2009，IV：2010-2019

図 6 富士山南東麓における雨水 pH と大気沈着量
５．謝辞
この研究は，文科省科研費・基盤研究 A「山間部における夏季豪雨形成と 大気汚染の 相乗環境影響の 解明」（19H00955），一般財団法人ＷＮＩ気象文化創造センター「Comparative Research of the Effect of Air pollution on theFormation of Heavy Rainfall in the Tropical and Temperate
Regions under Global Warming: for the development of humanresources for the observation of meteorology and air quality in
Cambodia」より行われました．

図 5 2021 年 8 月に「大気の川」が富士山に大雨を降らせた

18

防災にむけた富士山での火山性ガスモニタリング〇加藤俊吾 1, 中村まりあ 1, 辰巳紘奨 1, 矢田茂久 1, 鴨川仁 2, 土器屋由紀子 31 東京都立大学, 2 静岡県立大学, 3 富士山環境研究センター
が,ELTRES はその後も動作し続け 2021 年 7 月に山頂でメンテナンス作業を行うまでデータを転送し続けた（2020 年夏に富士山頂でのメンテナンス作業が不可能であった）．通常なら翌年夏にメンテナンスを行えるため,このシステムにより火山性ガスの越冬モニタリングが行えることが確認できた．
５．商用 ELTRES での富士山頂観測（2021 年夏～）ELTRES が一般利用の商用化が始まったため,2021 年夏の終わりからは商用の ELTRES を利用して火山ガス越冬観測を行うようにした．これまでの経験から越冬に必要な２個の寒冷地用バッテリーにより電源供給をおこなっている．商用機材の不具合等もあるが,山頂での火山性ガスの観測値をリアルタイ
ムで閲覧できるウェブサイトを作成し,どこからでも状況を確認できるようにしている．
閲覧サイト
https://www.fujimonitor.org/volcanic_gas_list
６．太郎坊での火山性ガス測定
噴火は富士山頂以外の地点からもおこる可能性があるため,他の地点にも火山性ガスモニタリングを増やしていければより効果的な防災情報を得られる．バッテリー１個だけで野外に設置するシステムを作成し,5 合目付近にある太郎坊においてテスト観測をおこなっている．
７．登山道での観測（濃度マップの作製）
さらにさまざまな地点で測定を行うために,乾電池駆動で携帯できるシステムを作成した．これを携帯して富士吉田ルート,
御殿場ルート,須走ルート,宝永火口で測定し,火山性ガスの濃度マップを作成した（図）．また,携帯端末での測定位置・濃度をリアルタイムでウェブサイトに表示でいるようにし,測定結果をより活用できるようにした．

１．はじめに富士山は火山であり，いつ活発な状態になってもおかしくない．そのため，富士山において火山性ガスをリアルタイム
で一年を通して分かるようになれば，防災に役だてることができる．しかし，大気微量成分の観測には高価で大型の計測装置が必要であり消費電力も大きいため，富士山頂で商用電源が利用できない期間（夏季以外）での測定は困難である．そこで本研究では，電力消費の少ない火山ガスセンサーを用いて富士山頂でのリアルタイム通年観測を行えるようにした．また,山頂以外からの噴火も起こりうるため,小型のシステムを携
帯で様々な地点で火山性ガスを測定できるようにした．
２．小電力の火山性ガス(SO2, H2S)センサー
火山性ガスとして二酸化硫黄(SO2)および硫化水素(H2S)の測定をおこなうようにした．小電力で動作するAlphasense社の電気化学ガスセンサー（SO2-B4 および H2S-B4）を用いた．性
能評価のため，実験室内における標準ガスを用いた SO2 計との比較測定実験では数 ppb までの低濃度の SO2 の検出が可能であった．しかし，実際の大気の観測においては温度などの影響を受けてガスセンサーの出力値が数十 ppb 変動をしてしまった．そのため，低濃度領域での正確な測定は困難であることが分かった．
３．実大気での火山性ガスの検出（大涌谷での観測）
実際の大気で火山性ガスを検出できるか確認するため，箱根大涌谷において大気観測テストをおこなった．乾電池でガ
スセンサーやデータロガーを動作させるようにした．火山性ガスの影響をうけた地点では数百 ppb となる SO2 および H2Sが検出され,実大気でもこのセンサーにより近傍から発生した
火山性ガスを捉えられることができ噴火の影響をとらえる用途には使用できることが確認できた．
４．富士山頂での ELTRES を用いた越冬観測 (2019 年夏～)
防災の用途には，SO2 および H2S の観測値をリアルタイムで把握できる必要がある．そのため,商用電源がない期間でも富士山頂から測定データを通信する機器が必要になる．
ELTRES は SONY が開発した低消費電力長距離通信（LPWA）である．ELTRES によりガスセンサーの電圧出力を通信するようにした．2019 年夏の閉所時に SO2 センサーおよび H2S センサーと ELTRES を寒冷地用のバッテリー数個で動作させるシステムを設置した． リアルタイムで転送されたデータは本 NPO のウェブサイト上で一般に公開し閲覧できるようにし,越冬観測データのリアルタイム公開に成功した．
H2S センサーが 2020 年 4 月に，SO2 センサーが 2020 年 7 月に故障して濃度を正確に測定することができなくなった

図 富士山の複数の登山道での濃度マップ
謝辞： 本研究は新技術振興渡辺記念会の援助を受けて行われました．また,多くの観測関係者に感謝いたします．

19

太郎坊における全磁力測定とそのデータ評価
長尾年恭 1，鴨川 仁 2
1.東海大学， 2.静岡県立大学
ータ公開およびそのデータの見方を一般市民に判りやすく解説する事が、火山噴火に対する基礎知識の底上げにも、啓発活動としても重要である。令和３年度にはその第一歩として、太郎坊観測点のデータを以下の URL で公開した。

１．はじめに良く知られているように,富士山の最後の噴火は 1707 年の宝永の噴火であり，現在まで 300 年以上も噴火がない状態が続いている．火山学の常識として，富士山は極めて若い火山で，将来噴火が発生する事は 100%確実である．首都圏に近い事から，噴火は IT 化された日本に極めて大きな被害を与えると考えられている．
昨年度の成果報告会では，山頂での試験観測の結果や，
２０２０年１０月に設置した太郎坊観測点の稼働状況について報告した．
2021 年度の当初計画では，富士山頂観測点に磁力計を設置する予定であったが，やはりコロナの状況が改善せず，山頂での作業が大幅に制限される状況となった．そのため、2020 年度に設置した太郎坊地磁気観測点周辺の環境調査と, 地磁気データ表示のためのポータルサイト
開設や主成分解析(PCA)および独立成分解析(ICA)を組
み込んだ地磁気データ解析システムを構築した.

https://www.fujimonitor.org/total_magnetic_list
図２は全磁力データの例で、上記ポータルサイトから取得したデータである。

図２ 2021 年 10 月 28 日の 24 時間の全磁力データ

２．2021 年度の研究
観測データを評価する上で，センサーの位置が物理的に変化した事（センサーポールが不可抗力のために傾く等）等
による人工的な変動なのか，真の自然界の変化なのかを判断するためには，極力センサー周辺の磁気勾配が小さい事が望ましい．しかし太郎坊は玄武岩質の溶岩に周囲を囲まれており，富士山における地磁気観測では，どこに観測点を設置してもこの問題から逃げる事は出来ない．
この問題を少しでも解決するため，2021 年度は、太郎坊観
測点近傍センサー近傍の全磁力環境調査を実施した．図１は 2021 年 10 月 31 日に実施した太郎坊観測点センサー近傍の全磁力分布である．

今回開発した地磁気データ表示システムは、LPWA(Low
Power Wide Area)通信を用いてデータ転送されたものである．
本研究の LPWA 通信には（株）ソニー独自の低消費電力広域通信規格である ELTRES を用いた．ELTRES は，長距離安定通信，高速移動体通信，低消費電力という特長を持つ（株）ソニー独自の低消費電力広域通信規格である．
３．磁気データ解析システムの構築
磁気データ解析システムは，プラットフォームを Python として開発を行った．組み込んだアルゴリズムは主成分解析(PCA)および独立成分解析(ICA)である．
解析には太郎坊(tarobo)の他，東大地震研（FJ1, todai),国土地理院（富士吉田, gsi_fujiyoshida）および気象庁・柿岡地
磁気観測所の全磁力データを用いた．ここでは事例解析として，2021 年 1 月のデータについて PCA および ICA を適用した予察的な結果を報告する．
図３および図４はPCAおよびICAの結果である．PCAでは，第１主成分は当然の事ながら地磁気日変化となる．しかし第２主成分にも日変化成分が残っているのがわかる．ICA では，
固有ベクトルが斜交するので，PCA のような単純な結果となっていない．2021 年 1 月では，第４主成分に磁気嵐の数日単

図１ センサー（図の中央）周辺の全磁力勾配測定結果

また火山監視では、ポータルサイトでのリアルタイムのデ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：長尾年恭 (Toshiyasu NAGAO) nagao@scc.u-tokai.ac.jp20

位の変動が残っている事が見て取れる．
PCA も ICA も欠測が解析に大きな影響を与えるので，
今後このような解析を定常的に実施するには，東大地震研
や国土地理院とも緊密に連携して，観測点メンテナンスを含めて，まずは研究者レベルで富士山地磁気観測に関する共同研究を行っていく事が肝要と考える．

４．謝辞
太郎坊センサー周辺の全磁力測定では，テラテクニカ社のご支援を頂いた．
また本研究は，以下の各種研究の助成を受けて実施されました．ここに改めて謝意を表します．
１） 科学研究費・基盤研究（C）：課題番号：21K04613，課
題名「多角的な監視による富士山の噴火予測精度高度化の研究」
２） 一般財団法人 WNI 気象文化創造センター,2021 年度
気象文化大賞研究助成「Geomagnetic monitoring forpredicting volcanic eruption at Mt. Fuji」
３） 東京大学地震研究所「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画（第２次）」，公募研究（課題番
号：KOBO17，課題名「富士山頂における全磁力通年観測」

図３ PCA を適用した例

図４ ICA を適用した例

21

2021 年 8 月 18 日富士山頂で発生した上向き雷放電前の高エネルギー放射線について
鴨川仁 1，鈴木智幸 1，安本勝 2，David Smith3，John Ortberg3，榎戸輝揚 4，鶴見美和 4，和田有希 5
1. 静岡県立大学， 2. 富士山環境研究センター， 3. カリフォルニア大学サンタ・クルーズ校，
4. 理化学研究所， 5. 大阪大学
１．はじめに
近年、雷放電に伴って高エネルギー放射線が発生することが数多く報告されている 1)。持続時間はミリ秒オーダーであり、雷放電に伴って電子が制動放射することによって発生し、ショートバーストと呼ばれている 2)。また、雷雲内の電場が起源となる１～数分に渡る MeV オーダーの放射線も検知される。
これはロングバーストと呼ばれる 3)。日本について言えばどちらの放射線バーストも日本海沿岸地域で発生する冬季雷雲で多数報告されているが 2), 3)、富士山での夏季雷雲観測においては、ロングバーストしか検知報告 4)がない。
本稿では 2021 年 8 月 18 日午前 10:46:31 (JST)に旧富士山測候所で発生した落雷時・前についての放射線観測について報告する。

LgPl, SmPl と表記する）を搭載した GODOT (Gamma-ray
Observations
DuringOverheadThunderstorms;
2)
http://godot.jp/about/) を用いている。本機器は、ロングバース
トのみならずショートバーストの検出に優れた性能を発揮する。設置は測候所１号庁舎２階屋内で行っている。 多点放射線観測にすぐれた CoGaMo 5)も FJS および FJT に設置した。
FJS では GODOT に隣接する形で測定した(図 2)。

図 2 旧富士山測候所 1 号庁舎 2 階に設置された測定装置。
大気電場測定としてフィールドミルを１号庁舎屋根に設置した。使用機器は強電場でも飽和値にならないほどの測定レンジが広い音羽電機工業社製 LATOM を用いた。サンプリン
グは 20 Hz である。
測候所と山麓をつなぐ送電線内を流れる電流を計測するためのロゴスキーコイルを４号庁舎に設置している 6)。
落雷位置評定には LIDEN および Blitzortung のデータを用いた。レーダーデータは X-Band MP レーダデータ（DIAS提供）を用いている。

図 1 観測場所(▼)および LIDEN(●)および Blitzortung(★)によって検知された落雷点。2021/8/18 10:46:31 JST から１秒間の間に検知された落雷を示す。色はミリ秒を表す。
２．観測
観測は旧富士山測候所（FJS）および富士宮口登山道口
そば（FJT）にて行った（図 1）。
放射線測定器には 5 インチの NaI シンチレータと 5 イン
チ・1 インチのプラスチックシンチレータ（以下それぞれ NaI,

22

３．測定結果
2021 年 8 月 18 日は富士山南麓周辺も含めて停滞前線が存在し、山頂は極めて天候が悪い状態であった（図 3）。
10:46:31 に は、２ つの落雷が山頂にて LIDEN お よ び
Blitzortung で 31.1 および 31.5 秒にて検知された（図 1）。また、ロゴスキーコイルは、31 秒周辺に 2 つの直撃雷の検知がなされた（時刻のずれは１秒以内）。２つの落雷のうち１つ目
は負極性上向き雷、２つ目は前駆放電を伴わない負極性の雷撃であった。２つの落雷位置評定では場所が離れているがロゴスキーコイルの過去の研究成果 6)からこれら２つの落
雷は測候所で発生したと考えられる。一方、１号庁舎内では、窓越しから漏れてくる閃光と雷鳴が２台のビデオカメラにて収録されており、動画のフレーム解析を行ったところ、閃光は、4回捉えていた。時間間隔から推定すると２，３番目が２つの落雷に該当すると考えられる。２つの閃光と雷鳴の時間差から推定すると１号庁舎から約 34 m 離れた地点が大地との放電点と推定された。これは、測候所の避雷針などがある 2,3 号庁舎館の設備あたりとなる。
このときの GODOT のカウント値の時系列を示したのは図4 である。落雷時の前 30 秒ぐらいから NaI のカウント値が最大50％ほど、落雷時まで増加し続けている。落雷直後は定常状態に戻った。一方、落雷時は、SmPl のみ瞬間的なパルス
的なカウント値の上昇がみられるが、NaI および SmPl では同種の増加が見られないこと、LgPl は電磁波のノイズの影響を受けやすいことから、これは雷放電によるの誤認識と判定した。CoGaMo も同様なロングバーストを FJS にて検知していたが、FJT では検知がなされていなかった(図 5)。したがってかなり局地的な電場が起因していたと考えられる。

(a)

(b)

(c)

図 4 2021 年 8 月 18 日 10:46:00 JST からの GODOT による
高エネルギー放射線の検知数。実線は NaI の 0.5 秒毎のカウント数。赤線、水色線、青線は NaI, LgPl, SmPl の 10 ms ごとのカウント値。

図3 2021 年8 月 18 日のレーダー反射強度図。(a) 10:40 JST,(b) 10:45 JST, (c) 10:50 JST。星印は富士山頂。X-band データ
は富士宮観測点のものを使用。

23

図 6 に、フィールドミルの時系列を示した。落雷時に負の電場のオフセットが発生しており、その変化は 400 ms の間で 2つの落雷の間に雷雲内電荷が変化した。電場値は３分の１程度になっていることから中和電荷も３分の１程度になったと類
推できる。
４．まとめ
2021 年 8 月 18 日 10 時 46 分 31 秒に旧富士山測候所に２つの落雷が発生した。そのうち１つは負極性上向き雷放電であった。落雷時には、ショートバーストは検知されなかった。
落雷前には、ロングバーストが観測された。

(a)

謝辞
本研究は JSPS 科研費 20H02419「富士山頂高度を活用した落雷減災のための多角的雷研究」の助成を受けたものです。本研究は NPO 法人「富士山測候所を活用する会」が富士山頂の測候所施設の一部を気象庁から借用管理運営
している期間に行なわれた。本研究では、国土交通省が提供する XRAIN raw データを利用した。またこのデータセットは、文部科学省の補助事業により開発・運用されているデータ統合解析システム(DIAS)の下で，収集・提供されたものである．

(b)
図 5 CoGaMo によって取得されたカウント値。点線は落雷時間。Bin 幅は８秒。(a) FJS, (b) FJT。

参考文献
1) Dwyer、J. R., David, D. M., and Cummer S. A (2012), HighEnergy Atmospheric Physics: Terrestrial Gamma-Ray
Flashes and Related Phenomena, Space Sci. Rev., 173, 133196.
2) Smith, D. M., Bowers, G. S., Kamogawa, M., Wang, D.,
Ushio, T., Ortberg, J., Dwyer J. R, Stock, M., (2018),
Characterizing upward lightning with and without aterrestrial gamma-ray flash, J. Geophys. Res., 123,
10.1029/2018JD029105.
3) Torii, T., Sugita, T.; Kamogawa, M.; Watanabe, Y.; Kusunoki,
K. (2011)., Migrating source of energetic radiation generated
by thunderstorm activity, Geophys. Res. Lett., 38, L24801.
4) Torii, T., Sugita, T.; Tanabe, S.; Kimura, Y.; Kamogawa, M.;
Yajima, K., Yasuda, H. (2009), Gradual increase of energetic
radiation associated with thunderstorm activity at the top of
Mt. Fuji, Geophys. Res. Lett., 36, L13804.
5) 榎戸輝揚ら (2022), シチズンサイエンスを活用した金沢での放射線マッピング「雷雲プロジェクト」, 大気電気学
研究, Vol. 16, No. 1 (No. 100) (印刷中).
6) 安本勝, 鴨川仁, 佐々木一哉, 土器屋由紀子 (2022),
富士山体上接地線電流による雷観測系, 電気学会論文
誌 A（基礎・材料・共通部門誌） (印刷中)

図 6 大気電場データ。(a) 10:40-10:50 までの時間帯を記載。
(b) 10:46:31 周辺を記載。

24

2021 年 8 月 30 日首都圏で発生したブルースターターと富士山からの観測
鈴木智幸 1，鴨川仁 1，櫻井南海子 2，伊東耕二 3
1.静岡県立大学，2.防災科学研究所，3.所属無１．はじめに雷雲上空で発生する放電現象は高高度放電発光現象と呼ばれ，その発生高度，形状，成因等の違いにより，エルブ
ス，スプライト，巨大ジェット，ブルージェット，ブルースター
ター等がこれまでに発見されている．我々のグループでは，
富士山山頂からこれらの現象を撮影するため，2012年から3号庁舎外に高感度モノクロ CCD カメラを複数台設置し，エルブス，スプライト，巨大ジェットの観測に成功してきた．
2019 年からは，高感度カラーFHD（ハイビジョン）カメラも導入して観測を実施し，非常に高画質な雷雲と雷放電画像が取得できることを確認している．
2021 年の観測では，初めて 2 事例のブルースターターのカラー画像が取得された．ブルースターターやブルージェ
ットは，発達した雷雲のオーバーシュートしたもっとも発達した雲頂から直接放出される逆円錐状の細長い青色の放電発光現象である．
今回は，昨夏の観測と富士山山頂から初めてカラー動画
でとえられた，2021 年8 月30 日に埼玉県と群馬県県境付近で発生したブルースターターと関連する雷放電，その親雷雲についての解析結果を報告する．

図 1 長時間観測が可能な小型 4K カメラシステム
2021/8/30 に富士山山頂から撮影されたブルースターター
は携帯電話のカメラで撮影され，正確な発生時刻は，不明
であるものの 19：40～1950JST の間に撮影されたことが分かっている．また，19:30～1940JST の間，東京都内からも多数のブルースターターが観測されており，富士山山頂で観測されたブルースターターの親雷雲は都内で観測されたブルースターターと同じ親雷雲が発生させたものと考えられることから，この情報を参考に親雷雲と放電分布について，気象庁レ ー ダ ー 及び LiDEN ， 防災科研 LMA （ Lightning
Mapping Array），Blitzortung.org の落雷位置データを使い，
親雷雲と雷放電の関係を求めた．なお，我々のグループもBlitzortung.org に参加しており，捕捉率を上げるために今期
は御殿場，太郎坊，旧富士山測候所に雷放電センサを増設している．

２．2021 年の観測結果
2020 年夏に引き続き，新型コロナ流行に伴い，山頂での観測に様々な制約が付くことが予想され，山頂に行くことができないことも想定されたことから，これまで，使用していた固定型のカメラシステムの設置を断念し，山頂班に撮影を依頼することを前提として，小型の 4K カメラと小型三脚及び小型三脚にソーラーパネル付バッテリーを複数搭載し，半日以上（地上で 12 時間までの連続撮影試験を実施済）の連続動画が撮影可能な簡易光学観測システムを構築した（図 1）．
時刻の特定のため，GPS で時刻同期が可能な時計の時刻表示を定期的に撮影することで，可能な限り正確な時刻が分かるようにした．このカメラによる観測は，8/24，8/27，8/28に各日約9 時間程度実施した．8/30 に機材を撤収したところ，当日に非常に激しい雷雨が首都圏で起こったことから，急遽，
富士山山頂からこの原因となった雷雲と雷放電の撮影を山頂班に依頼し，携帯電話のカメラ（23 フレーム／秒）で撮影してもらった．その結果，多くの雷放電と親雲の観測に加えて，富士山山頂からは初めてとなる 2 事例のブルースタータ
ーのカラー撮影に成功した（図 2）．

４．解析結果（１）ブルースターター
富士山から撮影されたブルースターターは 2 事例であったが，都内からは 10:30～10:40UTC の間に 15 事例のブルースターターが観測された．ブルースターターの正確な発生時刻と発生方位角はこの情報を使用した．都内で撮影された動画データは，NTP で 5 分毎に規正され，少なくとも 1s

３．ブルースターターの親雷雲と放電分布＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鈴木智幸 (Tomoyuki SUZUKI) suzuki2020@u-shizuoka-ken.ac.jp25

図 2 2021/8/30 19 時台に富士山から観測された雷放電（上）とブルースターターの拡大図（下）．白矢印はブルースターターを示す．
程度の時刻精度を有している．ここでは，10:37:54（641ms）
UTC に発生した，この日最も明るかったブルースターターの事例解析を行った．

（３） Blitzortung.org と LiDEN による落雷時系列
図 4 に ブ ル ー ス タ ー タ ー を 発生さ せ た 親雷雲のBlitzortung.org と LiDEN による落雷時系列について示す．この図は，親雷雲がブルースターターを発生させた時刻の前
後 1 時間，かつ親雷雲を含む移動経路内（36.1-36.4N，
138-140.2E）の総数を示している．棒グラフ内の数字は，落雷数を示し，数字の色は棒グラフの色と対応している．なお，
LiDEN は，総数落雷に加えて，落雷のうち推定電流値の絶対値が大きい（ここでは絶対値 10kA 以上と設定）事例のみの落雷時系列も示した．
ブルースターターが発生した時間帯に，Blitzortung.org の
落雷数（灰色）はピークを迎えていた（落雷極性及び電流値の推定はされていない．）．LiDENの落雷数（赤色）では，ブルースターターの発生に少し遅れてピークを迎える一方で，1120UTC 頃にそれよりも大きなピークを持っていた．絶対値
10kA 以上の落雷数（薄紫色）は，ブルースターターの発生した時間帯にピークを迎えたものの，11：20UTC 頃のピーク
は緩やかであった．両者の比較から，LiDEN では，推定電流値の小さ な 落雷ま で 標定し て い る の に対し て ，Blitzortung.org は比較的大きな雷放電を標定していることが示唆さ れ た ． な お ， ブ ル ー ス タ ー タ ー を 発生さ せ た
Blitzortung.org の標定し た親雷雲の落雷の捕捉率は，（２） ブルースターターを発生させた親雷雲
図3 にブルースターターを発生させた時刻の高度 2km のレーダーエコーとその期間の Blitzortung.org 落雷分布（左図）
及び LiDEN の落雷分布（右図）を示す．富士山山頂及び都内から撮影した動画から，ブルースターターは，南側の雷雲
エコーによって発生しており，ブルースターターが出現していた期間では，ほとんどの落雷がこのエコー域に集中していた．ここでは，雷雲エコーの発達の図は示さないが，ブルースターターの親雷雲は，発生当初 1 つのエコーであった
ものが，その後分裂したスプリッティングストームで，南側のエコーが東進しながらより発達し，ブルースターターを発生させていたことが分かった．なお，北側のエコーについては，
東北東進した．落雷極性の解析から，落雷の大部分が負極性落雷であった．両雷位置標定システムを比較すると，エコー域内に落雷が集中している点は同じであるが，LiDEN の方が，エコー周辺の落雷をより多く標定していた．次に，この雷雲の落雷の時系列に注目した．

26

図 3 ブルースターターを発生させた親雲雷雲と落雷分布
Blitzortung.org の落雷分布（左）と LiDEN の落雷分布（左）．LiDEN の落雷分布のうち赤の「－」は負極性，
黒の「＋」は正極性落雷を示す．
LiDEN に対して，最大約 8 割，最小約 1 割程度であった．
（４） ブルースターター，LMA 及びレーダーエコーの対応
図 5 に 10:37:54UTC のブルージェットが発生した時間帯の LMA の放電位置，レーダーエコー，都内から撮影された画像から求めたブルースターターの位置を重ねたものである．上図は親雷雲の中心線の北緯 37.245 度に沿ったレーダ
ーエコーの RHI 断面に，都内で撮影された光学観測から求めた方位角仰角から求めた位置と高度（鉛直の黒線）を，また，防災科研の LMA の雷放電位置を緯度・高度断面に投影した図である．LMA 凡例の放電時刻は 10:30UTC からの経過秒で示している．ブルースターター発生時刻と近い放電点は，時系列順に緑，赤，黄丸にしている．放電路の鉛直分布から，ブルースターターの原因となった電荷は，高度10km 以上に位置していた．また，高度 17km 付近に放電位置が標定されており，ブルースターターの発生位置・時刻と非常に近いことからブルースターターと関連する放電である
ことが示唆された．エコーの鉛直構造を見ると，非常にエコー強度の強い領域が高度 10km 以上まで達しており，その下方ではエコー強度の弱い vault 構造が見られた．
下図は，親雷雲の高度 2km のエコー強度に，ブルースターターの位置を RHI 断面に投影した時の位置と LMA で標定された雷放電位置の水平分布示している．ブルースター
ターの水平位置を，光学観測から求めたブルースターターの方位角（実線）と RHI 断面（破線）の緯度との交点に×印
で示している．また，最も高度の高い LMA の放電点標定位
置を赤色のひし形で示している．ブルースターターと関連する放電は，エコー強度の非常に強い領域に集中していた．
また，水平構造を見ると西端付近には不明瞭ながらフック状

図 4 親雷雲が発生させた落雷数の時系列

図5 10:30:54UTCに発生したブルースターター，
LMA，親雷雲の鉛直エコー断面（上図）及び高度2km の水平エコー分布（下図）の構造が見られた．エコーの水平及び鉛直構造から，この雷雲エコーはスーパーセルに見られる構造を持っていた．

27

なお，ブルースターターの位置を RHI の投影位置と対応するように表示したが，LMA で最も高い高度に標定された放電点の位置にブルースターターが発生したとすると，ブルースターターの水平位置は，エコーの南端の赤色のひし形付近に移動することになる．
５．まとめ
2021 年の富士山からの高高度放電発光現象の観測及び解析結果から下記のことが明らかとなった.
（１） 富士山からの光学観測
2 事例のブルースターターのカラー動画観測に成功した．
（２） ブルースターターの親雷雲・ スプリッティングストーム（分裂する雷雲）であった．
・ ブルースターターの親雷雲は，分裂後，より発達した南側の雷雲であった．
・ Vault やフックエコーの存在から，親雷雲エコーはスー
パーセルに見られる特徴を有していた．
（３） ブルースターターと関連する放電
・ LMA により，ブルースターターと関連する放電と示唆される放電がブルースターターの発生方位角の雲頂付近に標定された．
（４） Blitzortung.org と LiDEN の比較
・ Blitzortung.org の捕捉率は，特定の雷雲に関して，
LiDEN の標定した全落雷との比較で，最大 8 割，最小
1 割程度であった．
・ LiDEN の±10kA 以上もしくは以下の推定電流値を持つ事例に限って言えば，Blitzortung.org と LiDEN は，ほぼ同程度の捕捉率であった．
・ 両落雷位置標定システムの比較（４）（５）から，両システ
ムの相対的な標定特性の一端が明らかとなった．
謝辞
ブルースターターの動画は，NPO 法人「富士山測候所を活用する会」 山頂班 岩崎洋班長から提供を受けました．
落雷位置データは Blitzortung.org から提供を受けました．レーダーエコー等のデータは，気象研究コンソーシアムより提供を受けました．本研究は JSPS 科研費 20H02419「富士山頂高度を活用した落雷減災のための多角的雷研究」の助成を受けました．また，NPO 法人「富士山測候所を活用する会」が富士山頂の測候所施設の一部を気象庁から借用管理運営している期間に行なわれました。ここに，関係者の皆様に深謝いたします．

28

富士山体を検出器にした 2021 年夏期の雷現象観測と今後の指針
安本勝 1，鴨川仁 2，佐々木一哉 3，伊高健治 3，鈴木智幸 2，林真彦 1，土器屋由紀子 1
1.富士山環境研究センター， 2.静岡県立大学， 3.弘前大学
１．はじめに
富士山測候所（以下，測候所）は，気象庁が常駐観測を止め無人化した後，NPO 法人富士山測候所を活用する会が一部を借用して夏期に研究活動に利用している．
研究内容には温暖化の気候問題で注目を集めている
CO2 観測など継続性が求められる観測が多く，測候所落
雷による観測中断は，常時滞在できず速やかな対応ができないなど，研究上大きな障害になる．このような共同研
究に供する測候所雷対策のため，2011 年に電源・接地
線の配線状態，および建物導電性構造体の接続状態調査を行なった．被保護観測系に雷サージが侵入する多くが，観測系が①一点接地構成になっていないことと②接地系統に雷電流が流れて接地系統に生じる電圧降下と共通接地極に繋がる電源電圧との間のサージ電圧であることを明らかにし，その対策を各庁舎の鉄骨基礎部等の未対策部に実施している．等電位接続の強化による統合接地化（理想的にはファラデーケージ）と絶縁（耐雷）ト
ランスの導入になる．
この雷対策のため，電源・接地線の配線状態調査で，富士山頂にある測候所の電源は図１に示すように山麓より高圧ケーブルを埋設して引き込み ，また接地線は山麓に繋がっていることがわかった．高圧ケーブル内電源線

図２ 接地線電流測定系外観図

図１ 測候所接地線電流測定個所（
ル・接地線，及び接地個所には電源電流が流れるが，正常な場合，高圧ケーブルに流れる電源電流は見かけ上無い．このことから高圧ケーブル内接地線に流れる測候所直撃雷電流の測定が可能でないかと 2012 年に接地線を内蔵する高圧ケーブルに流れる電流をロゴウスキーコイル電流計で測定した．この期間測候所に直撃雷は無く，測定できなかったが，代わって周辺の雷現象による電流が観測された．このことから 2013 年以降は直撃雷だけでなく周辺の雷現象により流れる電流にも注目し測定できるように改良して測定している．山体上接地線を利用した雷現象測定器を生み出す切っ掛けになった．図２は 2021 年夏期に測候所に設置した接地線電流測定系外観図である．この測定系は，雷現象により図 1 に示す測候所と山麓を繋ぐ接地線に流れる電流を測定する，富士山体を検出器にした雷現象観），埋設高圧ケーブ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：安本勝 (Masaru YASUMOTO) masaru.yasumoto@npofuji3776.org
29

測器になっている．
本報告は開発したこの雷現象測定系による 2021 年度
夏期観測期間に得られた成果を報告すると共に測定上の問題点とその解決策，及び今後の指針についてまとめた．
２．測定原理図５ 富士山の山体と接地線による回路及び雷現象時の接地線
電流負極性雷を仮定したときの電流（➡）の流れ

図３ 高圧ケーブル内接地線電流測定用ロゴウスキーコ
イルの基本回路

流，になる．富士山体を検出器に利用した本測定系は，
富士山周辺の雷現象のみならず接地線に電流を流すことになる自然界や生活圏の電磁環境にも強力な測定手段になると考えている．例えば高高度放電現象の電磁誘
導電流や太陽フレアなどによる送電線架空地線の電位変化による逆流電流も，直流・低周波域の電流測定を可能にすることで，測定可能になるのではないかと推測している．ロゴウスキーコイルは磁束変化に感応するため，遅い変化に対して感度は小さくなる．これを補うため，接地線電流が作る磁束に変調を加えられるようにすることで変動が小さくとも直流域まで高感度な測定を可能にし，接地線に電流を流す現象の測定の幅を広げることが可能になる．
３．測定結果および考察
昨年 2021 年 7，8 月の夏期観測では直撃雷が観測され，また多数の観測結果が得られた．
8 月 18 日に図６に示す二つの直撃雷が観測された．最初に(1) 測候所の第１雷撃があり，その 1 秒後に(2) 測候所の第２雷撃が観測された．(a)がそれぞれ測定した接地線電流で，(b)がそれを数値積分した電荷量になる．直撃雷電流は校正
値を２として，第 1 雷撃が 2 kA 以上，第２雷撃が 3.4 kA と推測される．最初の直撃雷にはステップトリーダと上向きリーダ
共に観測されておらず，電流極性は負極性上向きリーダと同じ極性の電流が測定されている．他の測定でも大きな電流の前兆現象が見られていることから，この測定された第１雷撃が大電流の上向きリーダであった可能性が高いと考えている．
今後の測定で再現され明確になるものと考えている．なお，
時刻校正はしており，誤差は±2 s である．
LIDEN 等の落雷情報によると同時刻の測候所位置に 3 回の落雷を観測しており，本測定系の観測したものは三重雷の第 1 雷撃と第３雷撃と推測される．
図７はデジタルストレージオシロ(以下，DSO)DSO-3 の

図４ 2021 年度夏期測定に使用した測定系
雷現象によって山頂の富士山測候所と山麓の接地極を結ぶ接地線に電流が流れる．この電流の一部が高圧ケーブル内接地線に流れる．この電流をロゴウスキーコイルで検出する．基本回路は図３に示す構成になっている．
図４は富士山に生じる雷現象を反映測定できるようにした測定系である．DSO-1 は直撃雷を測定する．DSO-2 は直撃雷が上向き雷の場合に現れる約 1 s の長時間の前兆現象を測定可能にする．DSO-3 はステップトリーダ前兆現象とリターンストローク全体像を測定する．DSO-4 は周辺雷リターンストローク用である．富士山周辺の雷現象
により流れる接地線電流が捉えられるようにしている．
今までの測定結果を整理解析し，接地線に電流を流す雷現象として，図５に示す５点の現象が分かっている．
(1) 直撃雷電流，(2)電磁誘導電流，(3)測候所電極捕集電流，(4)静電誘導電流，および(5)山麓からの逆流電30図６ 2021 年 8 月 18 日 10 時 46 分に観測された測候所直撃雷
0:00~6:00
12:00~18:00
0:00~24:00

6:00~12:00
18:00~24:00

1400

1000
800
600
400

停電時間有

測定数 (回)

1200

200
0

図７ 接地線電流測定数（2021 年）．8/18 は停電で少ない．
各測定日の接地線電流の測定回数である．当然であるが，周囲の落雷状況との相関は高くなっている．測候所
直撃雷を観測した 8 月 18 日は，停電で測定できない時
間帯が生じており，観測数は少なくなっている．この図は，測定時間を 100 ms にした DSO-3 によるもので全測
定回数は 7000 回超え，測定時間を 2 ms にした DSO-4
では 11000 回を超えている．いずれもマニュアル処理ができない測定回数であり，解析ターゲットを絞り込んでデータ処理をする必要がある．なお，前者の DSO-3 は前兆現象のリーダと引き続き生じるリターンストロークの全体像を測定可能にするため，測定時間を 100
ms に拡大したものである．
多数の測定波形から落雷まで至らない小さな雲放電が盛んに生じており，多くが落雷まで発達せずに消滅していると考えられる．
その他にも興味ある測定結果が多く得られている．観測結果はまだ解析中であるが，富士山は単独峰で，富士山測候所は山頂の剣が峰にあり，高所で雷雲が近いこと，レンズ状の電場形成，および気流変化などによる影響が接地線測定電流に現れている．今後の継続した測定により富士山特有の雷現象が解明できるのではないかと期待している．
４．問題点と今後の指針
今までの測定で明らかになった問題点とその対策と指針について以下にまとめた．
４-１．仮設避雷針の実現
測候所への直撃雷は，上向き雷の頻度が高い可能性がある．2015 年に観測された負極性直撃雷は上向き雷の前兆現象が測定され，昨年測定された直撃雷も上向き雷が観測されたものと推測される．
当初，測候所が山頂にあることと接地線が山麓に繋がって31

いることで測候所の落雷頻度は，高くなることを予想していたが，測候所への高い落雷頻度にはなっていないようである．
これは，山頂の落雷は増えても，上向き雷，下向き雷の落雷の仕方によるものでないかと推測している．例えば上向き雷の場合，落雷位置は，上向きリーダの発生個所が落雷位置になる．もしそれが測候所であれば，落雷位置は測候所になる．
しかし，下向き雷の場合，リーダの進展は周囲の電界の影響を受けて進むため，落雷位置は周辺に分散したものになり必ずしも測候所にならない．一方，測候所直撃雷頻度は，測候所からの上向き雷の発生条件を整えることで増加させることになると推測している．具体的には高電界を発生し易い位置に仮設避雷針を設けることで，仮設避雷針先端にさらに高電界が得られ上向き雷リーダを発生し易くでき，直撃雷の落雷
位置を測候所とすることができると考えている．雷対策等の直撃雷を期待する研究にとっても，好ましい研究環境が得られ，研究の進展が期待できるようになると考えている．また本測定
系の校正値は，測候所被雷電流と本測定系測定電流との比を取ることで求められる．仮設避雷針被雷電流の絶対測定を可能にすることで校正値が求められることになる．
仮設避雷針は，当初，一番高位置にある観測塔のみに設けることで測候所を代表する高電界が得られる場所になると考えていたが，昨年の被雷個所は，ビデオ撮影場所から光と音で推測された位置は，第 3 庁舎の西側にある水槽付近と推測
され雷雲の位置によっては富士山の測候所位置を反映して北端に高電界発生位置が生じることも推測される．この場合，北端にも仮設避雷針が必要になる．
仮設避雷針は，４-４ に示す方法で被雷電流の絶対測定も可能なようにシャント一体型にする必要がある．シャントにより測定することで直接シャントの出力電圧をDSOで測定可能になる．簡略な測定系が可能になる．
４-２．観測上の障害の除去（雷対策）
本測定の切っ掛けは，雷対策の調査で高圧ケーブルが接地線を内蔵し，山麓に繋がっていることが分かったことである．
雷対策の問題点調査では接地系統の脆弱個所が分かり対策を実施している．
（１） 等電位性の強化
測候所の雷対策として各庁舎の基礎鉄骨の電気的接続を強化しており，建物の等電位性を高めている．このことが 2021
年被雷してもノイズトラブル事例が無かった原因と考えられる．
基礎鉄骨抵抗率は非常に小さく，高い等電位性が得られる．
2012 年以前に西から観測塔，第 2 号庁舎，第 4 号庁舎，および仮設庁舎それぞれの基礎鉄骨の電気的接続は強化された．2013 年には西端の水槽鉄骨，第 3 号庁舎，および第 2 号
庁舎の基礎鉄骨の電気的接続が強化された．以上の結果か
ら測候所全体の等電位性は非常に高いものになっていると推測される．
（２） 接地電位差対策

32

しかし雷電流が流れることによる電圧降下により電位差は生じ，その電位差が共通接地極と観測機器設置場所との間に生じる．各所にある電源盤の B 種接地電源線の接地電位は共通接地極電位になるため，観測場所での電源の B 種接地極（共通接地極）電位と観測場所の接地電位との間には導電性建物構造体に流れる雷電流の電圧降下が加わることになる．観測機器設置場所でこれがサージとして侵入して誤動作の原因になる．これは，一般的にもサージ侵入事例として多く生じている．従って，第 4 号庁舎付近にある共通接地極から離れた位置にある庁舎，例えば第 3 号庁舎の電源は絶縁変圧器（できれば耐雷変圧器）を介して利用する必要があ
る．測定系共通の接地極を確保し一点接地とし，電源も絶縁変圧器を介することで電源と接地との間からのサージ電圧の侵入を防止できる．
（３） 第 1 号庁舎の雷対策第１号庁舎の基礎は，接地系統の電気的接続状態の調査
当初鉄骨と考えていたが一部木造によるものになっている．
第１号庁舎の接地線で火花が出たこと，また屋内で髪の毛が逆立つことがあったことを伝聞情報で聞いているが，これは庁舎の屋根・壁等外装材電気導体の電気的接続が良好で無かったことと，この第１号庁舎の建物構造が木造であることが原因になっているものと考えられる．共通接地極に繋がる良好な接地系統を確保することと，電源と接地との間からのサージ電圧侵入を防ぐため，電源は絶縁変圧器を介して使用する必要がある．このとき過電流安全対策のため，変圧器の過電流保護器として適切な保護容量のブレーカやヒューズを用いて使用する必要がある．
４-３．できるだけ正確な時刻校正の実現
正確な時刻は他の現象と比較するため非常に重要である．
今までの時間校正は DSO の内臓クロックを測定系設置測定
前に JST 時刻に合わせ，測定終了後に各 DSO の JST との時間差から内挿校正値を求め補正していた．この誤差は±1～2s 以内になると推測している．これをできるだけ小さくしたい．
DSO のクロック基準は水晶振動子を採用している．この温度係数による温度変化で生じる誤差は観測上無視できない．
DSO が使用中であればある程度の一定の温度を確保でき，水晶振動子のクロック変化を小さくできるが，最初に時刻合わ
せをしてから測定終了後に時間のずれを確認するまでの設置測定期間が短く，休止期間が長くなった場合，無視できな
い影響を受けることになる．こうしたことの影響が受けにくい校正方法にする必要がある．
この DSO の使用方法は，本測定系が求める正確度・精度に無視できない温度変化を与えている可能性がある．解決方法
は正確なクロックを導入することであるが費用や測定系への導入手続きを考えると簡単ではない．
満足できる校正を可能にする方法として，DSO の時刻表示
を GPS 時刻補正カメラで，DSO の秒単位の時刻表示画面を撮影した時の時刻補正カメラの時刻がわかるようにして，できるだけ短い期間（１週間以下）で各 DSO
時刻表示画面をできるだけ多く撮影することで測定使用と休止を含めて使用方法に関係しない精度・正確度の高い時間補正が可能になる．秒単位
まで時刻表示ができる GPS 時刻補正カメラは，O
社製カメラで可能である．GPS 信号を捉えることができる条件，即ち屋外で補正して使用する必要がある．こうすることで高正確度の補正が可能になる．
GPS 時刻補正カメラは少なくとも秒単位まで記録可能なものにする必要がある．また使用時は，GPSによる時刻補正がされたことを確認することも必要
である．
４-４．被雷電流の測定方法
４-４-１．被雷個所を一個所にできない場合
測候所にある避雷針のどこに落雷するか分からない場合，図８のように各避雷針にロゴウスキーコ
イルを設け，各避雷針の和電流を測定できるようにして，どの避雷針に落雷しても被雷電流を測定できるようにする方法である．下向き雷のように分散し，被雷個所を一個所の避雷針にできない場合に有効である．測定系は簡略できるものの複雑であり維持保守上で難点がある．被雷電流が他の避雷針に分流することは無いため，個々の避雷針に測定系を設ける必要はなくなる．難点はどの避雷針に被雷したものか分からなくなることである．しかし，多数のロゴウスキーコイルに一つの積分回路で済む
メリットは大きい．
４-４-２.．富士山測候所への落雷が決まる場合
もし上向き雷の上向きリーダの発生個所が決められる場合，図９に示すシャント一体型の仮設避雷針とすることで正確な電流測定が，簡易な測定系，
即ち DSO だけで実現可能になる．測候所の高電界位置にさらに高電界が得られる仮設避雷針を設けて上向き雷を発生し易くすることで実現可能になる．この高電界発生位置候補としては観測塔の頂点が考えられる．2021 年 8 月 18 日の上向き雷と推測される直撃雷では，光と音の到達時間差から，北端の水槽位置との指摘もある．北側の縁位置にあり雷雲によっては高電界が生じる位置になっていると考えられ，この場所も候補として考えられる．
仮設避雷針一体型シャントは図９(a)に示す構成になる．シャントは温度係数の小さなマンガニン（赤色部）の既知抵抗の電圧降下を測定できるようにしたもので，線路のインダクタンスは図９(a)のように構成することでマンガニン部のインダクタンスを小さく無視できるようにしたものである．これは線路

図８ ロゴウスキーコイルによる避雷針電流一括測定方法

図９ 仮設避雷針一体型シャントの構成と加算回路の構成

33

の往路と復路で生じるインダクタンスが同じになるようにして相殺できるようにしたものである．理想的には既知抵抗電圧降下のみになるため，電流の絶対測定が可能になる．
被雷電流は，設置場所の構造体に接続するのではなく，避雷導線により低インピーダンスが得られる接地系統になる庁舎建物基礎鉄骨に直接接続することで避雷針設置場所の電圧降下は無いため周囲への影響は小さくできるようになる．
複数の仮設避雷針を設ける場合，図９(b)のように加算回路を入れることで 1 台の DSO で被雷電流を測定できる．
４-５．データ処理方法
DSO-1 と DSO-2 の測定数は少なく，興味あるデータになるのでそれぞれマニュアルのデータ処理が適切である．
DSO-3 と DSO-4 の取得データは多量になるため，マニュ
アル的なデータ処理でなく自動的なデータ処理の導入が必要である．しかし，中には興味ある測定結果が見られる場合，詳細な分析ができるマニュアル処理が必要になる．
以下は自動的データ処理に必要な手順になる．
（１） 全データの DSO から得た WFM データの CSV データへの変換（２） 全データの時刻校正（３） データ処理対象データ：DSO-3，DSO-4（４） 測定レンジの選択：①飽和していないで最大振幅が収まる．②最大振幅が小さく収まり，一方飽和しているが大半の振幅が収まり分解能を高めることができるとき二つのレンジを使用する．
（5） 電流への換算：設計条件からロゴウスキーコイルの出力電圧に換算係数（電流/電圧）との積から接地線電流を求める．
（６） オフセットの除去：測定時間幅の最初の 4/10，あるいは2/10 の区間平均値を全体から差し引く．
（７） ノイズ除去：①簡易に行う１方法として，電源からの零相電流ノイズは，２０ ｍｓの電源周期から，この最初の 20 ms の測定値を反転した信号を他の周期にも加えて相殺させる方法がある．
（８） 有意な信号か：振幅の大きさは一定値以上か．
（９） 電流の数値積分：移動電荷量（１０） 必要データの収集・整理：測定数，電流最大値，先行極性，LLS 情報との照合，放電時間幅，等（１１） グラフの作成：接地線電流変化，移動電荷量変化
４-６．測定系の一体化とその他の対策
測定系は観測期間に持ち込み設置し，終了するとばらして撤去することになる．そのため設置と撤去に手間がかからず安定した測定が得られるように，できるだけ一体化し，構成部品を少なくすることが望ましい．
その他の対策として以下のものがある．
（１） オフセット対策
2021 年夏期測定では高感度増幅器のオフセットが大きくなり，信号振幅を加えると測定レンジによってはデジタルオシロ

34

スコープの電圧測定範囲を超えてしまう状態になっていた．
電圧測定範囲に収まる AC 結合の高感度レンジの信号のみ
が全体信号を測定可能にしていた．このため，当然，±全振幅ｌの測定範囲は小さくなるため，測定可能な信号電圧は小さくなっていた．
増幅器のオフセットは，測候所に持ち込む前に富士山環境研究センターでゼロに調整している．オフセットの変動は，測候所への搬入時の振動により生じたものと推測される．この振動対策は新しい回路で組み直すあるいは半田付けで組み直すことで接続抵抗変化によるオフセット変化が生じ難くすることである．静電誘導電流変化は，雷雲電荷変化の影響を受け，ドリフト変化を測定することになる高感度測定レンジは影響を受けやすい．
よくわかっている人が対応することを仮定して，十分なアニーリング後（電源を入れて 1時間以上置いて）増幅器ケース外部から容易に調整可能にする方法を採用してもよい．
（２） DSO の最大記録数対策
DSO の最大記録数は 10000 回を超えると最初に戻り上書きされるようになっている．DSO-4 の 2021 年の測定数は，上限の 10000 回を超えていた．この対策としてはトリガーレベルを高くして測定数を少なくする．あるいは，10000 回を超えない期間で記録 USB メモリーを交換する必要がある．
（３） デッドタイム対策
測定器各 DSO は測定結果を USB メモリーに記録する．この記録時間中は測定できず，デッドタイムになる．この記録時
間中は別の DSO が測定可能にすることでデッドタイムを無くすことができる．
（４） 測定系停電対策
本測定系は，雷襲来時等の高圧電源遮断時は自家発電源を使用するようになっている．本測定系の電源部に UPS が使用されており，この切換中停電しないようにしている．UPS のバッテリー容量が十分でないためか，この切換操作時に測定系の停電が発生している．この防止のため，UPS は十分バッ
テリー容量の大きなものにする必要がある．
４-７．今後の指針
接地線電流測定を実施する上での今後の指針として以下のことを実現していくことが求められる．
（１） 接地線電流の校正値を求める
仮設避雷針と雷電流絶対測定用シャントを実現し，仮設避
雷針に落雷させることで可能になる．
（２） 山麓側接地線電流の測定を可能にする
逆流電流の定量的評価ができる．山麓側の現象によるもの
か評価ができる．
（３） 山麓側接地抵抗を求める
山麓側接地抵抗が評価可能になるとそこを流れる電流によって接地線電位が求まり，接地線電流から測候所の接地抵抗が求まる．

の処理方法，⑥オフセット対策，⑦測定記録時に生じるデッドタイム対策，⑧零相電流ノイズ対策，⑨直流・低周波電流を測定可能にする工夫，⑩停電時電源補給対策
以上の問題点は，今後，継続して測定を進めていく上の改
良すべき指針としてまとめた．
将来的に接地線電流は，直流域まで測定可能にすることで，雷現象も含んだ広範囲の自然現象により流れる接地線電流の測定が可能になる．また，電流測定が可能な接地線のみを残し電源は太陽光発電や風力発電，燃料電池発電にすることでノイズの小さな接地線電流測定が可能になる．またできれば通年測定にすることで，雷現象以外の自然現象も捉えることが可能になる．新たな現象の発見にもつながる可能性がある．

（４） 測候所の接地抵抗
測候所の接地電位は山麓側接地極電位と同じになるため，その電位を接地線電流を校正し求めた正確な接地線電流で除すことで測候所の接地抵抗を求めることができる．
（５） ノイズの少ない状態での測定の実現
高圧電源遮断時は零相電流の影響は現れない．従って，もし，太陽光発電や自家発電等の山麓からの高圧電源に頼らない電源が確保できると零相電流の影響を受けない質の高い測定が可能になる．もし将来的に測候所と山麓を繋ぐ接地
線 1 本のみにできると接地線電流校正の必要は無くなり，さらに質の高い測定が可能になる．
（６） 直流域までの測定を可能にする工夫
直流に対し高感度な磁場計を使用する方法もあるが，雷電流が流れた時の大きな磁場により測定器破損の可能性がある．
大電流に耐えられ，高感度測定が可能な測定器が必要である．その候補として磁場変調型ロゴウスキーコイルが相応しいと考えられ，開発を進めるべきである．
接地線電流測定は，直流域まで測定可能にすることで雷現象を含めた自然現象による直流域までの接地線電流測定が可能になる．また電流測定から測候所電界の変化を測定可能になり，フィールドミル電界測定器と併用することで直流から使用高周波域までの電界測定が可能になる．
（７） 通年観測を可能にする
測候所にもし太陽光発電や燃料電池等の電源を確保できれば，高圧電源を使用せずノイズの小さな測定が可能になる．
測定系も長時間測定が可能なシステムに全面的に改良変更
することが必要になる．落雷現象以外の測定が可能になると考えられる．

７．謝辞
資料や情報提供等で調査にご協力頂いた東京管区気象台の各氏，雷観測にご協力頂いた NPO 法人富士山測候所を活用する会の岩崎洋，大胡田智寿，山頂班および事務局員の方々，さらに DSO 使用でご支援いただいた岩通計測，および落雷情報を提供して頂いた中電 CTIのご厚意に感謝する．
なおこの研究は新技術振興渡辺記念会の受託研究費，および(財)トヨタ自動車株式会社のトヨタ環境活動助
成プログラム助成「富士山測候所の被雷対策による温室効果ガス常時監視の実現」，JSPS 科研費 20H02419，および WNI 気象文化創造センター「富士山体を活用した新しい手法の雷観測」の助成を受けた．記して感謝申し
上げる．

５．おわりに2021 年はコロナ禍であったが，約 40 日の測定ができた．この間，多重雷の直撃雷が観測できた．また多数の雷現象が測定できた．
第１雷撃に前兆現象は見られず，第 1 雷撃が大きな上向き
リーダの可能性が高い．大きな前兆現象は観測されており，
特に富士山のように雷雲が近くなることによる特有の現象の可能性がある．今後の観測で明確になる．
観測された多数の雷現象は，富士山特有の雷現象を明らかにすると推測される．また，今後の観測で富士山特有の雷現象が解明されるようになると考えている．本測定系は，まだ洗練させる必要があるが，雷現象観測に強力な測定手段になっていることが示された．
今までの測定によりわかった問題点と将来実現させるべき課題は以下のようになる．測定系は，今後，対策を反映させ問題が無い状態に改良していく必要がある．
①仮設避雷針の実現，②観測上の雷障害の除去，③正確な時刻校正の実現，④測候所避雷電流の測定方法，⑤データ

参考文献
1) 安本勝，佐々木一哉，高橋浩之，中村安良，大胡田智寿，
土器屋由紀子 (2012). 富士山測候所雷対策適用上の調査と対策方法．第 5 回(平成 23 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，26-35．
2) 安本勝，佐々木一哉，高橋浩之，中村安良，大胡田智寿，
土器屋由紀子，鴨川仁(2013). 富士山測候所の山麓からのケーブルに流れる雷観測電流，第 6 回(平成 24 年度)
富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，
14-27.
3) 安本勝，佐々木一哉，高橋浩之，鴨川仁，野村渉平，向井人史，大胡田智寿，土器屋由紀子 (2014). 富士山環
境下での測候所雷対策と山麓への接地線電流測定の準備，第 7 回(平成 25 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，4-11.
4) 安本勝，佐々木一哉，鴨川仁，野村渉平，向井人史，高橋浩之，大胡田智寿，土器屋由紀子 (2015). 富士山候所の山麓への接地線電流観測と雷対策｣,第8 回(平成 2635茂） (2011-8 ). 電気・電子機器の雷保護，電気設備
学会.
11) 石井勝 （2013-9）. 上向き雷放電，第 31 回レーザセンシ
ングシンポジウム特別講演.
12) 超高構造物における雷撃特性調査研究委員会（委員長石井勝）（2020 年 3 月）. 東京スカイツリーで観測された落雷の特性, 電気設備学会誌, Vol.40, No.3, pp 198-202.
13) 北川信一郎，河崎善一郎，三浦和彦，道本光一郎(1996). 大気電気学，東海大学出版会.
14) 北川信一郎 (2001 年). 雷と雷雲の科学，森北出版.
15) 高橋劭 (2009 年), 雷の科学, 東京大学出版会
16) 安本勝，鴨川仁，佐々木一哉，土器屋由紀子 (2021). 富
士山雷観測によるリーダの進展モデル，第 14 回富士山
測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，26-30.
17) 安本勝，鴨川仁，佐々木一哉，土器屋由紀子 (2022). 富士山体上接地線電流による雷観測系，電気学会 A 部門，
Vol.142, No.3, 1-13 (印刷中)18) 安本 勝・佐々木一哉・鴨川 仁・大胡田智寿・土器屋由紀子(2020)，2019 年富士山測候所停電時接地線電流，電気設備学会全国大会，F-11，pp.262-

年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，19-27.
5) 安本勝，佐々木一哉，鴨川仁，野村渉平，向井人史，高橋浩之，大胡田智寿，土器屋由紀子 (2016). 富士山候所導入高圧ケーブル内接地線電流観測結果と今後の観測方法・雷対策，第 9 回(平成 27 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，16-25.
6) 安本勝，佐々木一哉，鴨川仁，野村渉平，向井人史，高橋浩之，大胡田智寿，土器屋由紀子 (201７). 今後に求められる測候所接地線の落雷電流観測と雷対策，第 10回(平成28 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告
会講演予稿集，11-20.
7) 安本勝，鴨川仁，佐々木一哉，土器屋由紀子 (2018). 富
士山測候所の山麓に繫がる既存接地線を用いた雷現象
検出器，第 11 回(平成 29 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，22-30.
8) 安本勝，鴨川仁，佐々木一哉，土器屋由紀子 (2019). 富士山体の既存接地線を用いた高感度雷現象検出器の開発，第 12 回(平成 30 年度)富士山測候所利活用に関する成果報告会講演予稿集，20-29.
9) 安本勝，鴨川仁，佐々木一哉，土器屋由紀子 (2020). 富士山体表面上接地線電流測定による雷現象観測装置の開発状況，第 13 回富士山測候所利活用に関する成果
報告会講演予稿集，15-23.
10) 電気・電子機器の雷保護検討委員会（委員長横山

26519) 安本 勝・鴨川 仁・佐々木一哉・土器屋由紀子(2020)，雷現象により富士山体表面上の接地線に流れる電流，電気学会全国大会，1-042，pp.53-54

36