CONTRAILプロジェクト－大型旅客機による地球規模の温室効果ガス観測－〇松枝秀和，澤庸介，丹羽洋介（海洋・地球化学研究部），町田敏暢（国立環境研究所）

１．はじめにて、①貨物室の壁の隙間に設置可能な小型化・軽量化、②搭

地球温暖化は人類が直面する最も深刻な課題の一つであ乗乗務員による操作の必要のないコンピューターで自動制御る。温暖化に伴い、大雨や大型台風の増加が予測されており、した運用、③極めて厳しい様々な耐空性試験の繰り返し実施

防災面においても深刻な影響をあたえると考えられている。

による米国と日本双方の航空局からの安全性の証明の取得、現在、大気中のCO2濃度は人類活動の増大によって上昇のの３点を満たす装置の開発に成功した。

一途を辿っているが、詳細な挙動（地域間でのCO2交換量が変動するメカニズムや、どの程度大気中のCO2増加をコントロ２．２．観測空域ールしているのか等）は現状では十分に解明されてない。こ現在、JAL国際線で運航されているボーイング777-200ERの「炭素循環」問題を解決するため、全世界の気象機関や研型の大型旅客機を8機改造し、ヨーロッパ・ロシア、アジア・オ究機関が協力して、地球規模の温室効果ガスの観測が展開

セアニア、北米の航路を中心として地球規模の観測を実施しされて、世界中のデータが日本の気象庁を通じて集約・公開ている（第1図）。平成17年11月から開始されたCME観測では、されている。

約9千フライトで500万個以上の膨大な上空のCO2データが収

全世界の地上の温室効果ガスの観測所は100地点以上あ集されてきた。一方、ASEによる観測は平成5年から豪州航路り、船舶による観測も実施されている。一方、観測専用機やの約10㎞の巡航高度で、毎月2回の頻度で継続されている。

気球で得られた上空のデータは非常に少なく、観測の空白域

ASE観測ではCO2 以外に、メタン（CH4 ）、一酸化炭素（CO）、となっていた。そこで、気象研究所は、24時間休みなく定期的一酸化二窒素（N2O）、六フッ化硫黄（SF6）などの多種類の微に世界の空を飛行し、観測に最も適した航空機である大型旅量気体の長期観測記録も得られている。

客機を利用して、未解明の上空の温室効果ガスの挙動を解明する研究を世界に先駆けて着手した。
観測装置の搭載に対する厳しい制約条件を克服して、日本航空（JAL）の大型旅客機による観測を平成5年4月から開始した。その後、平成17年からは国立環境研究所と共同で開発した革新的観測装置を用いたCONTRAIL（コントレイル）プロジェクトへと引き継がれている。この間、20年に及ぶ貴重な観測データが収集され、現在も継続されている。本報告では、旅客機観測用の装置開発と、それによって明らかになってきた上空の観測結果のトピックスを紹介する。

第１図：観測航路図。

２．観測装置と観測空域

３．観測結果２．１．観測装置

３．１．二酸化炭素（CO2）CONTRAILによる温室効果ガスの観測には、上空の空気

第２図は、西部太平洋上の南北両半球にわたるCO2濃度分をボトルに詰めて実験室で測定する自動大気採取装置

布（緯度-気圧断面）の季節変化である（Sawa et al., 2012)。

（ASE）と、測定器を搭載して機上でCO2を直接測定する自動

3月から5月の春季には、土壌から放出されるCO2によって、CO2 連 続 測 定 装 置 （ CME ） を 併 用 し 、 研 究 を 進 め て い る

北半球中高緯度の下層でCO2濃度が大きく上昇し、徐々に上（Machida et al., 2008）。

空へと広がっていく。 6月頃からは、北半球上空に運ばれた旅客機で観測を行うにあたって、搭載スペース面、運用面、CO2が、赤道上空を越えて素早く南半球へと流れ込む様子が安全面での様々な制約があり、最先端の技術を導入した上描き出された。一方、この時期には、北半球上空のCO2が低で、研究者と航空機エンジニアが共同で開発することで初め緯度から高緯度の下部成層圏へと急速に侵入して行く流れも捉えられている。このようなCO2の大循環は、CME観測による温室効果ガスであるCO2 の発生が増加し温暖化に拍車をか空港の上昇下降時に高度分布を測定できるようになり、初めける可能性を示唆する結果であるとも言える。
350

ピューター・シミュレーションによる地球規模のCO2発生・吸収250源の評価を向上させる上で極めて有効であることも分かって

CO (ppb)て明らかになってきた。旅客機観測で得られたデータは、コンいる。

CO (ppb)

モデルや衛星観測の検証に我々のデータが広く利用されて15050350

きた（Niwa et al., 2012）。また、世界の多くのシュミレーション・150

CO (ppb)

150

CO (ppb)

150

CO (ppb)

20S-25S

250
15050350

CO (ppb)

15S-20S

25050
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5月

10S-15S

25050
350

4月

5S-10S

25050
350

3月

EQ-5S

25S-30S

250
15050

36月

1993

1995 1997 1999

2001 20032005

2007 20092011 2013

第３図：南半球上空のCO濃度の時間変動。

４．おわりに温室効果ガスは、地球温暖化の原因物質でありながら、これまで時空間的に詳細な変動はわかっていなかった。今回、
第２図：３月から６月のCO2濃度分布（緯度-気圧断面）変化。

航空機を用いた観測の結果、その濃度がダイナミックに変動していることがわかってきた。今後は上空の温暖化監視と研

３．２．一酸化炭素（CO）
次に、ASE観測よって得られた南半球上空のCOの長期観究の発展を担う重要な観測手段として、その活用が益々広がるものと期待される。

測結果を第３図に示す。
大気中のCO濃度の変動は、主に人類活動による燃焼発生源によって生じることが多く、当初、南半球上空では大きな濃度変化がないと考えられていた。ところが、平成9年10月頃に 南 半 球 上 空 に 異 常 な CO 濃 度 の 上 昇 が 観 測 さ れ た（Matsueda et al., 1999）。これは、この年に起こったインドネシ
アの大森林火災によって多量のCOが放出され、熱帯の強い上昇流で高度10㎞まで迅速に運ばれた結果であることが分かった。また、濃度上昇は小さいが、毎年10月頃に南半球でCOの濃度が上昇し、１月頃に低下する変化が見られた。この現象は、エル・ニーニョ現象の発生による乾燥化と密接な関係があることがわかった。森林火災は、南米アマゾン、南部アフリカの熱帯域やシベリアでも毎年発生しており、CO2の発生源としても重要である。CO2の発生が、気候変動に伴い変化することを示しており、将来、温暖化伴う気候変動によって、

参考文献
Machida, T., et al., 2008: Worldwide measurements ofatmospheric CO2 and other trace gas species using
commercial airlines, J. Atmos. Oceanic Technol., 25,1744-1754.
Sawa, Y., et al., 2012: Aircraft observation of the seasonalvariation in the transport of CO2 in the upper atmosphere,
J. Geophys. Res., 117, D05305,
doi:10.1029/2011JD016933.
Niwa, Y., et al., 2012: Imposing strong constraints on tropicalterrestrial CO2 fluxes using passenger aircraft based
measurements, J. Geophys. Res., 117, D11303,
doi:10.1029/2012JD017474.
Matsueda, H., et al., 1999: Large injection of carbon monoxide
into the upper troposphere due to intense biomass burningin 1997, J. Geophys. Res., 104, 26867-26879.