自然教育園報告Ⓒ 2024

第 56 号：63 − 68,2024.

国立科学博物館附属自然教育園

自然教育園における二酸化炭素濃度の鉛直分布
菅原広史＊・田畑龍謹
防衛大学校

Hirofumi Sugawara, Tatsunori Tabata: Vertical profi le of CO2 concentration in the Institute forNature Study. Miscellaneous Reports of the Institute for Nature Study (56): 63–68, 2024.
National Defense Academy

はじめに連続的に観測したので，その結果を報告する。
なお，夜間は光合成が行われないため，植生および土2050 年カーボンニュートラルに向けて，国内では様々壌中の生物による呼吸，すなわち二酸化炭素排出が行わな取り組みがなされている。二酸化炭素の人為的な排出れる。したがって，夜間については園内が園外より高濃の削減に加えて，植物による吸収を促進する取り組みが度となることが予想される。解析では日中の二酸化炭素行われている（例えばブルーカーボンと呼ばれる海藻に吸収と夜間の排出それぞれについて，吸収・排出量と園よる吸収など）。森林における二酸化炭素吸収もその大内外での濃度差との対応も検討した。

きなファクターとして注目されている。
自然教育園においては，植生による二酸化炭素吸収

測の 調 査 が 2009 年 以 降 継 続 的 に 行 わ れ て い る（ 菅 原，定2020）。その結果，自然教育園は都市緑地でありながら郊外の森林と同程度の二酸化炭素吸収が行われているこ

計測は園中央の観測用鉄塔において行った。測定位置とが明らかになっており，年間を通した正味の吸収量

は樹冠上（地上 20 m，樹冠上 6 m），樹冠の葉層内（10 m，2（NEP，Net Ecosystem Production）は 445 gC/m /year

樹冠下 4 m），林床（地上 50 cm）の 3 高度である（図 1）。

であるとされている（田畑，2024）。これは東京の住宅

樹冠上の位置には二酸化炭素の輸送量の計測機器も取り

地 に お け る 排 出 量（4300 gC/m /year，Hirano et al．，付けられており，田畑（2024）や前報（菅原，2020）と2015）の約 1 割に相当する。都市緑地の植生は乾燥スト同様の計測を行った。これらの位置で空気を吸引し，チレスや大気汚染物質によるストレスを受けていることがューブにより小屋内の CO2 濃度計（LICOR 社想像されるが，それでもなお相当な量の二酸化炭素が吸に送り込んだ。複数高度の計測を 1 台の濃度計で行う収されている。

ことにより，高度間の濃度差については前報（菅原ら，

2

植生により二酸化炭素が吸収されているのであれば，LI-820）

2011）よりも測定精度を高めている。

樹冠層の上下ではそれに対応した二酸化炭素濃度の差異

濃度計では 3 高度で吸引した試験気体を 2 分ごとに切（下層のほうが低濃度）が生じているはずである。前報（菅り替えて計測した。その際，切り替え直後の濃度データ

原ら，2011）では二酸化炭素濃度の分布について調査し（約１分間分）は異なる位置の試験気体が混ざっているた結果を報告したが，計測機器の特性により 2 高度のみ可能性があるので破棄している。したがって，各高度ののデータ取得しかできていなかった。そこで本報告では濃度データは連続ではなく 1 分間の計測の後に 5 分の欠樹冠上と樹冠の葉層内，林床において二酸化炭素濃度を測となっている。

* E-mail: hiros@nda.ac.jp− 63 −

自然教育園報告

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図 1．計測の模式図．

また，試験気体は濃度計に送り込まれる前にメンブレに示す。濃度差は樹冠上と下での差であり，二酸化炭素SUNSEP）により除湿してい輸送量はプラスが排出（地表から大気への輸送）を意味

るが，配管内が結露しない程度の除湿であり，水蒸気をする。まず冬季について見ると，夜間は排出（輸送量が完全には除去できていない。したがって濃度計では水蒸プラス）に対応した濃度差（下層が高濃度）となっており，気を含んだ空気を計測している。二酸化炭素の濃度は，日中はその逆の傾向が見て取れる。7 〜 8 時にはその対厳密には水蒸気を含まない空気に対する比率であるが，応関係が崩れ，輸送量は排出でありながら下層が低濃度

ここでは各高度での濃度差が解析対象でありメンブレンという結果がでている。これは朝方で日射加熱による対フィルターによる除湿も一定程度行われているので，水流も弱く，大気中の比較的小さな渦により二酸化炭素が蒸気の影響を含んだ濃度を解析に用いる。

輸送されているためと考えられる。夏季については，グンフィルター（AGC 社

計測は 2023 年の 2 〜 3 月と 7 〜 8 月のそれぞれ約 1

ラフの形としては冬季と似た輸送量・濃度差関係が見らカ月間連続で行った。2 〜 3 月は落葉が終了し，季節変れる。ただし，日中の濃度差は小さいながらもマイナス化でみれば樹冠層内の葉面積が最小となる時期である（下層が高濃度）となっており，輸送量がマイナス（吸収）（菅原・田畑，2023）。となっていることとは対応しない。これは，樹冠下の計測位置が葉層内でも比較的低高度に位置しており，林床の高濃度空気塊の影響を受けていると考えられる。この結果点については，今後葉層内の計測高度を増やして確認を行う予定である。

二酸化炭素濃度の時間変化を図 2（夏）と図 3（冬）二酸化炭素輸送量と濃度差との対応について見るたに示す。夏季においては，林床が他 2 高度に対して大きめ，輸送量と濃度差との相関図を図 6（夏季），図 7（冬くかけ離れた高濃度になっており，時には 50 ppm 以上季）に示す。夏季については，先に述べたように吸収での濃度差が生じている。この高濃度は林床の植生や土壌ありながら下層の高濃度（第 3 象限のプロット）という中の生物の呼吸による影響と考えられ，光合成による吸例が見られている。これを除けば排出（輸送量はプラス）収が行われる葉層付近が低濃度になっている。一方，冬と下層の高濃度（濃度差はマイナス），および吸収（輸季にはそのような差異は見られない。冬季は，鉛直方向送量はマイナス）と下層の低濃度（濃度差はプラス）のの拡散を阻害する葉が落葉により少なくなること，およ対応関係がいずれの季節についても見られている。

び低温であることで呼吸そのものが不活発になることが原因であると考えられる。
次に二酸化炭素輸送量と濃度差との対応について見る
ため，観測期間中の時別平均値を図 4（夏）と図 5（冬）− 64 −

菅原・田畑：二酸化炭素濃度

図 2．園中央で計測した二酸化炭素濃度の時系列．2023 年 7 〜 8 月．
top は樹冠上 6 m，middle は樹冠下 4 m，bottom は地上 0.5 m．

図 3．図 2 に同じ．2023 年 2 〜 3 月．

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図 4．観測期間で時別平均した日変化．2023 年 7 〜 8 月．
濃度差 dX（樹冠上 ‒ 樹冠下）と二酸化炭素輸送量 Fc．誤差棒は標準偏差．

図 5．図 4 に同じ．2023 年 2 〜 3 月．

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菅原・田畑：二酸化炭素濃度

図 6．濃度差 dX（top‒middle）と二酸化炭素輸送量 Fc との関係．2023 年 7 〜 8 月．
30 分ごとのデータをプロットしたもの．

図 7．図 6 に同じ．2023 年 2 〜 3 月．

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自然教育園報告

要第 56 号：63 − 68,

旨

2024.

引用文献

自然教育園内において二酸化炭素濃度の鉛直分布の計

菅原広史，清水昭吾，成田健一，三上岳彦，萩原信介．

測を行った。夏季には林床が特に高濃度となる特徴が見2011．自然教育園における熱・水蒸気・二酸化炭素フられた。樹冠付近での上下の濃度差は輸送量と対応してラックスの季節変化，自然教育園報告，42：31‒38．

いた。

菅原広史．2020．自然教育園における二酸化炭素吸収量の経年変化，自然教育園報告，52：1‒6．
菅原広史，田畑龍謹．2023．自然教育園における葉面積

Summary

指数の季節変化，自然教育園報告，55：27‒30．
田畑龍謹．2024．都市緑地における CO2 吸収に関する観測的研究，防衛大学校修士論文，68pp．

Vertical profile of CO2 concentration was measured
in the Institute of Nature Study. Especially highHirano T., Sugawara H., Murayama S., & Kondo H. 2015.

concentration layer was found at the bottom of the tree

Diurnal Variation of CO2 Flux in an Urban Area ofcanopy in summer. Vertical diﬀerence of concentration

Tokyo. SOLA, 11, 100‒103．

around the leaf layer was consistent with the vertical
ﬂux of CO2.

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