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岡 孝秀 *
本稿は、昨年 10 月 19 日開催の第 44 回飛行機シンポジウムにおける特別企画講演の内容を記事に編集したものです。

１．はじめにように CO2 の濃度データが取得されており、改良された自動大気サンプリング装置（ASE）で採取された空気に対しては、以前よりもより多くの大気成分に対する濃度分析がおこなわれています。
表 1 は、新旧観測の主な相違点を示したもので日航財団と日本航空グループは、気象庁気象研

すが、次項以下、民間航空機による観測の目的・究所と協力し、1993 年以来日本航空が保有する意義、観測プラットフォーム開発の経緯、および航空機に上空の大気を採取する装置（測器）を搭試験観測のデータの一部を紹介するとともに、今載し、温室効果ガスの観測をおこなってきました。

後のデータ利用などにつき、簡単に紹介したいと在来 747 型機を使用したこの観測は、機材の退役思います。

により、新たな測器を 747-400 国際線型機および777-200ER 型機に搭載し、観測範囲と取得データを大幅に拡充した、新大気観測プロジェクトに受け継がれています。

２．新大気観測の目的
一昨年春に京都議定書がやっと発効し、近々予文部科学省の支援を得て、産学官が協力し、定される IPCC（気候変動に関する政府間パネル）

2003 年より開始されたこのプロジェクトは、第 4 次報告へ向けた作業が進められる昨今、世界2005 年 11 月 747-400 型機への測器および測器搭

各地での異常気象の発生に加え、地球気候に関連載のための機体改修・設計承認を日米航空当局かする観測データや、研究報告も次々と出てきておら取得し、2006 年 3 月末には 777-200ER 型機に対り、地球温暖化への関心は更なる高まりを見せてする同種承認を取得するという偉業を達成しましいます（巨大ハリケーンの発生、南極の氷床の減た。

少、海洋大循環の停止の兆し、陸域・海洋が蓄積［測器の開発経緯については、プロジェクトに参画した㈱ジャムコの報告（航空技術 2006 年 4 月号）を参照］異常高温や局地的な大雨の発生頻度が増加し、した CO 2 が放出に回る、地球シミュレータによる長期気候変動予測の公表など）（図 1、写真 1〜 3）。

生物季節現象（植物の開花、紅葉・落葉時期など）

地球温暖化をもたらす大気変動のメカニズムはの変化など、｢地球温暖化｣をもたらす大気変動の複雑で、将来の気候変動を正確に予測するためにメカニズムを解明するため、折りしも、地球観測はその重要な要素である温室効果ガスの変動を解サミットが開催された時期に、本プロジェクトは明することが重要と言われています（図 2、3）。

キックオフしました。

そのためには、物理的、化学的な理論に基づき、現在、当初の計画どおり、747-400 の 2 機、数値モデルを構築し、実際の観測データを用いて777-200ER の 3 機に測器が搭載され、二酸化炭素検証することが必要です。2003 年に開催された（CO2）濃度連続測定装置（CME）からは、毎便の地球観測サミットでは、観測の重要性に焦点が当* Oka Takahide
日航財団 研究開発センター

28てられ、国際的な協力体制が構築されつつあります。国内でも、観測体制の更なる強化と得られた航空技術 No.623〔07-02〕

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表 1 新旧観測の比較

旧観測
機材

新観測

在来747

747-400 および 777-200ER

機数

2機

5機（747-400 2機、777-200ER 3機）

観測装置

旧ASE（Automatic AirSampling Equipment）

新ASE : 任意の12地点でサンプリング
CME（Continuous CO2 Measuring Equipment）: 連続してCO2濃度を測定

観測路線

豪州路線

上記機材の運航路線（東南アジア、東アジア、インド、欧州、北中米、ハワイ、豪州）

大気成分

CO2、 CH4、 CO

ASE :左記成分 + H2、 SF6、 N2O、 CO2の炭素、酸素同位体比
CME : 連続したCO2

運用体制

気象研、JAL、日航財団

環境研、気象研、東北大、JAXA、JAL、JAMCO、日航財団

データ利用

WMOデータベースに公開。 専門委員会でデータの開示時期と方法に付き検討中。
主な利用者：気象研、日航 主な利用者：環境研、東北大、気象研、気象庁、産総研、地球環境財団など
フロンティア、東大気候システム研究センターなど

写真 1、2 ハリケーン｢カトリーナ｣とニューオーリンズの被害

写真 3 南極棚氷

民間航空機による大気観測の現状

図 1 全球平均気温の変化 1）29

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データの統合に関する研究が進められており、国立環境研究所など各研究機関の中核研究プロジェクトにも取り上げられていますし（図 4）、各府省庁間を跨ぐ地球観測連携拠点（温暖化分野）の活動も開始されています（図 5）。
さて、有機物の骨格である炭素は、温室効果ガスの代表である、CO2 やメタン
図 2 温室効果ガスの働き

2）（CH 4 ）などに形を変えながら自然界を循環していますが（図 6）、その大気中の濃度は過去 2,500 万年の最高水準にあると言われており、CO2 は産業革命以前の 280ppm より約 35 ％高く、CH4 も産業革命時の700ppb の 2 倍以上になっています（図 7、8）。
注：CO 2 が 100ppm 増加したということは、約200Gt（ギガトン）=2,000 億トンの CO2 が更に大気中に蓄積されたということです。

図 3 温室効果ガス、エアロゾル等の放射強制力 3）

図 4 国立環境研究所の取り組み 4）30

航空技術 No.623〔07-02〕

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図 5 地球温暖化観測推進連携拠点（環境省・気象庁）

5）

図 6 炭素循環（数字はギガトン =10 億トン）6）

図 7 CO2 濃度の緯度分布の経年変化 7）

民間航空機による大気観測の現状

31

図 8 旧大気観測で得られた CO2、 CH4 および CO の緯度分布と経年変化 8）

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航空技術 No.623〔07-02〕

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この増加の主たる要因は、化石燃料の燃焼と土地利用の変化と言われていますが、その発生量と大気中の残存量との収支の詳細は不明な点が多く、地球規模でのこれらの物質の循環過程や分布をきめ細かく観測する必要があります。また、将来の温室効果ガス濃度を予測するためにも、気候変動によるフィードバックも含めた物質循環の応答を調べる必要があります。言い換えると、陸域や海洋による吸収がどの地域でどのように発生し、変化し、今後どのように変化していくかを調べる必要があるということです。その中でも、大きな経済成長を遂げているアジアーオセアニア地域は、観測空白域とも言われ、今後の観測強化が求められています。そのためには、従来からの陸域観測、海洋観測に加え、民間航空機による頻度の高い観測を充実させることが有効です。民間航空機による観測では、温室効果ガスの緯度･経度分布および鉛直分布を広域かつ長期的に観測で図 9 747-400 機体改修

き、グローバルな濃度分布の変化や緯度別傾向、陸域・海洋の発生吸収源の分離、退役を間近に控え、この観測の継続の要否につき長期変動の原因、発生源の特徴をより正確に解明

関連する機関で検討した結果、新たな測器することが可能となるため、安定した観測プラッ（CME と改良型 ASE）を開発し、新たな機材トフォームとして大きな期待が寄せられていまし（747-400 および 777-200ER）に搭載して、観測をた。

発展・強化することとなりました。この開発プロ
ジェクトは 2003 年から 3 年間、文部科学省より３．開発の経緯
上空で自動的に大気資料を採取し、研究室内でCO2、一酸化炭素（CO）および CH4 の濃度を測定

支援を受け、東北大学、国立環境研究所、気象研究所、宇宙航空研究開発機構（JAXA）、日本航空、ジャムコ、および日航財団による産学官の共同研究・開発プロジェクトとして行われました。

する観測は、1993 年より、在来 747 型機を使用しまた、この研究・開発を円滑に進めるため、外開始されました。しかし、21 世紀に入り機材の部有識者を交えた専門委員会を設立し、各種ご指民間航空機による大気観測の現状

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図 10

777-200ER 機体改修

導とご助言を頂きました。
測器の設計・開発状況については、航空技術

４．試験観測の状況

2006 年 4 月号で詳細に紹介されていますが、20052005 年 11 月以降の 1 年間に、500 便を超える観年 11 月 747-400 型機の機体改修・設計承認を取得

測データが取得されており、測器自体の品質を含し、試験観測が開始されました。その後、2006

め観測システム全般の信頼性と、データの精度・

年 3 月末には 777-200 型機の初号機への承認も取信頼性をきめ細かく検証する作業が現在行われて得し、6 月から観測が開始されています。機材改います。

修はその間も実施され、2006 年 11 月には 5 機全

それでは、今までにどのようなデータが得られての改修が完了し、当初の計画通りの観測プラッているのでしょうか？いくつかご紹介しましょう。

トフォームを構築することができました。
747-400 および 777-200ER 型機の機材改修状況
を図 9、10 に示します。

図 11 は、東南アジア方面の 3 往復便で得られた上部対流圏（高度 10km 〜 12km）における CO2濃度の緯度分布です。このグラフからは、赤道をはさんだ南北半球の大気の境界での CO2 濃度の違いが読み取れるほか、ジャカルタ便では、北緯34

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図 11

東南アジア便で得られた CO2 濃度の緯度分布

図 12

ASE と CME で観測された CO2 濃度の比較

図 13

成田、ジャカルタ空港近傍における CO2 濃度の鉛直分布

10 度近辺の対流性と考えられる CO 2 濃度の上昇

た、CME と ASE の CO2 濃度を緯度方向に重ねてが、往路、復路双方で観測されていることが分かプロットしたものです。

ります。
図 12 は、シドニ⇒成田間の飛行時に観測され民間航空機による大気観測の現状両者は良く一致しており、上空で取り込んだ空気の CO2 濃度をその場で計測するために新たに開3502̲028-037民間航空機用（上） 07.8.8 11:05 AM ページ36

図 14

ASE により採取された各大気成分の緯度分布発された小型軽量の CME が、満足のゆく精度をます。

有していることが読み取れます（ASE により採取

図 13 は、CME によって測定された、成田と、された空気は、環境条件の良い研究室内で、よりジャカルタ上空の CO2 濃度の鉛直分布を表したも精密な装置を用いて測定されます）。のです。空港周辺では、人間活動による高い CO2

また、最大 12 個所という限られた地点でしか濃度を示している点や、成田に比較してジャカル

観測できない ASE に比較し、CME では、ほぼ飛タの CO2 濃度が高度により大きな違いが無く、均行空域全般に渡り連続した測定が可能であり、よ一であることから、熱帯域の対流圏で大気が良くりきめ細かなデータが得られていることが分かり混ざり合っていることも読み取れます。

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図 15

試験観測における飛行路線と空域配分（実績）

図 14 は、シドニ⇒成田間の 3 回の飛行におい注目に値する結果といえます。て ASE で採取された空気サンプル中の CO2、CH4、また、従来の大気観測路線であるオーストラリ

CO、水素 **（H2）、一酸化二窒素（N2O）およびア線では、ボーイング 747-400 型機に ASE を搭載六フッ化硫黄（SF 6）のデータをプロットしたもし、帰路便（オーストラリア⇒日本）の大気試料のです。

サンプリングを行っていますが、今後、この路線**H 2 は将来濃度が増加した場合に、間接的に温室効果を助長したり、成層圏では、オゾンを破壊する原因となるため、その濃度の空間分布や時間変動を知ることは重要です。

国立環境研究所では、この他、CO2 の炭素同位13121816体比（ C/ C）、酸素同位体比（ O/ O）***を測定することとなっています。
***大気と海洋間、大気と陸上生物間で CO2 が交換された場合、大気中 CO2 の炭素同位体比や酸素同位体比に影響が現れるので、CO2 がどこに吸収されたかの指標になります。

以上、観測データの一部をご紹介しましたが、図 15 に示すように、測器搭載機による、2005 年11 月から 2006 年 11 月までの運航データによると、東南アジア、東アジア、ヨーロッパ、北米（メキシコを含む）、太平洋およびオーストラリア路線にくまなく投入されていることが分かります。特に、地球上の観測空白域と言われる 4 ヶ所以外でも、必要に応じ同様のサンプリングを実施する予定です。
（つづく）
参照文献・出展、および関連リンク：
1） UK Met Office ホームページ：
http://www.metoffice.gov.uk/research/hadleycentre/obsdata/globaltemperature.html
2） 地球環境フロンティア研究センターホームページ：
http://www.jamstec.go.jp/frsgc/public/jp/f̲str5.html
3） IPCC 2001 報告
4） 国立環境研究所地球環境研究センターホームページ：
http://www-cger.nies.go.jp/climate/index.html
5） 地球温暖化観測推進事務局ホームページ：
http://occco.nies.go.jp/about.html
6） UK Met Office ホームページ：
http://www.metoffice.gov.uk/research/hadleycentre/models/carbon̲cycle/index.html
7） WMO 温室効果ガス年報（気象庁和訳資料）
8） 日航財団ニュース No64（6/20/2006）、ホームページ：
http://www.jal-foundation.or.jp/html/
taikikansoku/toppage.htmのうち、東南アジア上空の観測頻度が高いことは、民間航空機による大気観測の現状

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