No. 116

民間航空機を利用した大気中 CO2 濃度の観測
国立環境研究所

町田敏

暢＊きる。

1. は じ め に

2. 観測装置の開発

現在の大気中には約380 ppm（1 ppm は百万分の一）の CO2 が存在していて，１年間に1.5から 2 ppm

国立環境研究所は気象庁気象研究所，東北大学，の割合で，確実に増加している。しかしながら，大㈱日本航空（JAL），㈱ジャムコ（JAMCO），宇宙航

気中に CO2 などの温室効果気体がなくなってしまう

空研究開発機構（JAXA），日航財団と共同で，2003と地球の平均気温は約−18℃と，非常に寒冷な世界年度より文部科学省科学技術振興調整費の補助を受になってしまうことがわかっている。地球が現在のけて，民間航空機に搭載する２種類の観測装置の開ような温暖な気候を維持できるのは温室効果気体が発に着手した。１つ目の装置は自動大気サンプリン存在するおかげである。従って，温室効果気体の濃グ装置（Automatic Air Sampling Equipment：ASE）で，度がさらに増加していくと，地球の気温は（定量的飛行中に決められた緯度・経度または高度において，には諸説あるが，）定性的には上昇してしまうのは12本の金属容器中に空気を加圧採取する装置である。

明らかなことと言って良い。

空気採取後は直ちに航空機から装置を取りおろし，この増加の主たる原因は人間活動，特に化石燃料

国立環境研究所において大気成分の分析が行われる。の燃焼に伴う CO2 の放出にあるが，人間活動で放出

ASE による観測は，装置の搭載・取りおろし・運搬・された CO2 のうち大気に残留しているのは約半分分析といった手順が必要になるので，観測頻度には（前述の１年あたり1.5から 2 ppm の増加がこれに相限界があるが，実験室において高い精度でしかも多当する）で，残りの半分が海洋や陸上植物にどのよくの成分について分析が出来ることが利点である。

うに吸収されているかは実はよくわかっていない。

現在では月に２回の頻度でオーストラリアのシドニ

このような自然界の炭素の循環を理解することは将ーと成田を結ぶ JAL の路線において，高度10〜12km における緯度別の CO2，メタン（CH4），亜酸化来の気候を予想する上で不可欠である。
我々は大気中 CO2 濃度の分布や時間変動から，地窒素（N2O），六フッ化硫黄（SF6），一酸化炭素（CO），球上の炭素循環を解明しようとしているが，世界に水素（H2）の濃度と CO2 の同位体比を観測している。

はまだまだ観測の足りないところ（空白域）が存在

シドニー路線を選んだ理由は，大気中微量気体の全する。アジア，アフリカ，南アメリカなどが空白域

球的な循環を理解するには，まず緯度分布を知るこに相当するが，世界の観測点のほとんどが地上に存とが重要だからである。

在することを考えると，地上以外の上空も観測の空もう１つの装置は二酸化炭素連続測定装置（Continuous CO2 Measuring Equipment：CME）で，航空機白域であると言える。
上空の CO2 濃度を観測するためには航空機を使っの離陸時から着陸時まで連続して大気中の CO2 濃度た方法が最も有効であるが，航空機をチャーターすを観測し続ける装置である。この装置による観測は，るためには多額のコストが必要であり，限られた観上空における水平分布が得られるだけでなく，離着測域で限られた観測期間または頻度でしかデータを陸時に CO2 濃度の鉛直分布が観測できる点が大きな取得できない。一方，民間航空機に観測装置を搭載特徴である。大気中における CO2 の３次元的な輸送するには安全運航のための非常に厳しい基準を課さを理解するには鉛直分布のデータが極めて重要であれるが，観測域や観測頻度の問題が飛躍的に改善でると言われているが，その観測数は世界で非常に限られているのが現状である。CME は航空機に搭載＊ まちだとしのぶ 地球環境研究センター
大気・海洋モニタリング推進室 室長 博士（理学）

電気評論2007．6

されると１ヶ月から１ヶ月半の間，ほぼ毎日 JAL
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図１

2005年11月から2007年１月の間に観測に成功した飛行経路と取得した鉛直分布の数が運航する，欧州路線，北米路線，太平洋（ハワイ）行経路と CO2 鉛直分布を観測した場所および回数を路線，豪州路線，東南アジア路線，東アジア路線な示したものである。CME は既に世界の36地点上空どの空域を観測することになるので，得られる鉛直における鉛直分布データを取得し，その総数は700分布数はこれまでに比べて飛躍的に増加することにを超えている。これらの鉛直分布には地域による違なる。また地上における観測値でさえほとんど存在いが明瞭に表れており，北半球では夏季を除いて低しない東南アジア域のデータが大量に得られること

高度ほど濃度が高い鉛直勾配が見られる。これに対も大きな魅力である。

してジャカルタのような熱帯域では大気の鉛直混合

CME はこれらの特徴の他に，CO2 濃度の詳細な空を反映して CO2 濃度が鉛直方向に比較的均一になっ間分布が得られることから，大気の輸送など，大気ている。

力学の分野における比較データとしても有用である

一方，高高度における観測値は CO2 の放出源・吸と考えられる。2008年に日本と米国は温室効果気体収源が存在する地表から離れているために，空間的観測用衛星である GOSAT と OCO を打ち上げ，衛な変動が小さい。観測日の近接した同じ路線の水平星による全球的な CO2 濃度の観測を開始する予定で分布を比較すると，全く独立した飛行で得られたデある。これらの衛星は CO2 濃度の鉛直方向の積分値ータであるにもかかわらず CO2 濃度の再現性が非常（カラム濃度）を高頻度で観測するので，CME の観に良いことがわかり，CME 観測値の信頼度が高い測値はこれら衛星の最も有力な検証データとしてもことの証明になっている。また，CO2 濃度の緯度分期待されている。

布や経度分布には，南北両半球の空気の境界や対流ASE と CME は数多くの厳しい安全基準に関する圏と成層圏の空気の境界など，目に見えない大気の試験を通過し，2005年10月から11月にかけてボーイ起源が明瞭に確認されており，大気輸送に関する知ング747−400型機に搭載するための正式な認可を米見も着実に得られている。

国連邦航空局と日本の国土交通省航空局から取得し本プロジェクトは2006年度から環境省の地球環境た。この後2006年３月に CME をボーイング777−200保全等試験研究費の補助を受けて，観測を実行する型機に搭載する認可も取得することが出来た。CO2フェイズに移行した。最初の１年間は実観測を通しの観測装置が民間航空機に定常的に搭載されるのはて装置の改良を行う段階であったためにデータの欠世界で初めてである。現在では JAL が運航する２落した期間が多くあったが，2006年末からは常に１機の747−400型機と３機の777−200型機に CME を搭機以上の航空機が CME を搭載している状態を維持載して CO2 観測を行うことが可能になっている。

することが可能になった。今後は世界でまだ誰も見たことがないような CO2 濃度の空間分布や上空の時3. 観測された CO2 濃度間変動が数多く得られ，それらのデータを利用した

図１は2007年１月までに CME が観測を行った飛電気評論2007．6

炭素循環研究が一層進むことと期待される。
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