空飛ぶマイクロプラスチックを富士山頂で捕まえる〇大河内博 1，吉田昇永１，新居田恭弘 2，梅澤直樹 2，榎本孝紀 3，板谷庸平 3，三浦哲三郎 4，藤原雅彦 4，磯瑛司 4，勝見尚也 5，皆巳幸也 5，戸田 敬 6，竹内政樹 7，米持真一 8，南齊勉 9，三浦和彦 10，小林拓 11，和田龍一 12，土器屋由紀子 13，
畠山史郎 14
1 早稲田大学，2 パーキンエルマージャパン，3 柴田科学，4 堀場製作所/堀場テクノサービス，5 石川県立大学，6 熊本大学，7 徳島大学，8 埼玉県環境科学国際センター，9 静岡理工科大学，10 東京理科大学，11 山梨大学，12 帝京科学大学，
13 富士山環境研究センター，14 アジア大気汚染研究センター
１．はじめにプラスチック生産量は年々増加しており，総生産量は1950 年には年間 200 万トンでしたが，2012 年には 3 億ト
ン，2050 年には 400 億トンに達すると推計されています 1．
その結果，河川を通じて大量の海洋ブラスチックゴミが発生しています．
ブラスチックゴミのうち，直径 5 mm 以下のプラスチッ
ク片の総称であるマイクロプラスチック（microplastics,;MPs）は，海洋生物が餌と誤認して摂食することから，特に問題となっています．摂食を通して体内に取り込まれた
MPs が及ぼす被害は２つに分類されています．一つは物理的摂食障害であり，MPs が魚類や鳥類の胃から検出されています．もう一つは生体毒性です．もともとのプラスチッ
ク添加剤，プラスチックが環境中で吸着した有害な有機化合物が体内に移行して生体に影響を与えることが懸念されています．これまで，MPs 研究は海洋生態系の破壊という観点から進められてきました．

部アサルイエの都市大気も大部分は繊維であり，空気 1 m3

大気中マイクロプラスチック研究の現状

大気中マイクロプラスチック研究の課題

あたり 0.3 – 1.1 本（2 -–100 µm）ですが，天然繊維か合成
繊維（プラスチック）か不明です 6．上海（中国）の都市大
気では空気 1 m3 あたり 0 – 4.18 個（23 – 9555 µm）であり，67 %が繊維状です 7．同じ著者が同地点で計測して，空気1 m3 あたり 0.05 – 0.07 個（12 – 2191 µm）であり，43%が繊維状 8 という報告もあります．
AMPs に関する研究はほとんど都市大気に関するものですが，最近になってマイクロプラスチックが大気を通じて輸送され，山間部（フランス，ピレネー山脈）に 1 日に 1
m2 あたり 365 個（65 µm 以上）のプラスチックが降り注いでいることが明らかにされました 9．この量は都市部とほとんど変わらないことから，海洋ばかりではな，大気を通じたマイクロプラスチック汚染が広域的に起きていると警鐘を鳴らすものでした．また，山間部では都市部とプラスチックの形状が大きく異なり，破片状，フィルム状AMPsが多く，繊維状 AMPs は少ないものでした．

最近では河川，水道水，ペットボトル，道路粉塵，室内以上のように，AMPs 計測値にはかなりのばらつきがあ
空気でも MPs が検出されています．
米国の推計によると， ります．その原因は採取法，前処理法，同定法にあります．
MPs が体内に取り込まれる経路は食物と呼吸が同程度で 空気中を浮遊する AMPs は，一般にエアロゾル捕集に用いそれぞれ年間 6 万個程度，ペットボトル水から年間 9 万個 られるガラス繊維フィルターで捕集しています．また，プを摂取します 2．ただし，空気中に浮遊しているマイクロ ラスチック以外の粒子と分離せず，前処理をしないで顕微
プラスチック（Airborne microplastics; AMPs）の計測例は 鏡観察や顕微 FT-IR で同定を行っています．
限られていて，その実態はよく分かっていません．
でも，繊維フィルターを用いて，空気中に浮遊する繊維
3, 4
AMPs に関する先行研究としてフランス・パリ郊外 や を正確に測ることができるでしょうか？また，繊維フィル
中国・広東省 5 で行われた研究があります．大部分が空気 ターでは小さい MPs は埋もれてしまい識別が困難です．
中を浮遊する AMPs ではなく，雨とともに地上に降ってく さらに，ガラスファイバーは 1000 – 1400 cm-1 に強い吸収る AMPs です．都市部における AMPs の形状は，浮遊して をもつため，ガラス繊維フィルター上の AMPs の同定は困いるものも，降ってくるものも繊維状が多く，フィルム状， 難です．仮にガラス繊維フィルターの影響を受けずに，顕破片状，発泡体は少ない傾向にあります．
微 FT-IR で AMPs の同定を行えても，AMPs 表面がバイオ
空気中を浮遊する AMPs の報告例は数例に限られます フィルムで覆われていれば，正しく材質を同定することがが，例えば，パリ（フランス）では室内空気 1 m3 あたり 1 できません．
– 60 本の繊維が存在しており，その 66 %がセルロースな
そこで，私達は空気中に浮遊するマイクロプラスチッ
どの天然繊維で，ポリエチレンなどのプラスチックは 33 % ク（AMPs）を正しく測るために，AMPs を捕集する材質はに過ぎないようです 4．屋外では空気 1 m3 あたり 0.3 – 1.5 何がよいのか，どのように前処理するとよいのか，さらに本（50 – 1650 µm）の繊維が浮遊しています 4．イラン南岸 どうやって計測すればよいのかを検討しました．
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連絡先：大河内博 (Hiroshi OKOCHI) hokochi@waseda.jp

２．実 験
エアロゾル採取法の検討
まず，AMPs の捕集法について検討しました．東京都新宿区に位置する早稲田大学西早稲田キャンパス研究棟屋
上（64 m）で，アンダーセンサンプラーローボリウムサン
プラー（柴田科学）でエアロゾルを，ステンレス容器で雨水を採取しました．エアロゾルの捕集材として石英繊維フ
ィルター，アルミホイル，ステンレスプレートについて検討しました．石英繊維フィルターでは繊維に AMPs が埋もれてしまい，計測できませんでした．アルミホイルは多少，残渣が残りますが，AMPs の同定は十分に可能でした．ス
テンレスプレートでは捕集材残渣がなく，最適であることが分かりました．
富士山頂では雲が頻繁に発生するので，雲を除去するた
めに PM2.5 サイクロン分級装置（柴田科学）を用いてエア
ロゾルを採取しました．フィルターにはテフロンフィルタ
ーを用いました．

ージャパン，顕微ラマン分光法は堀場製作所の協力を得て
AMPs の同定方法を確立しました．これまで報告例がなかった数 µm の AMPs 同定が可能となりました．
３．結果と考察2019 年の 7 月，8 月に富士山頂で夜間（自由対流圏）に
PM2.5 の観測を行いました．図 2 には 7 月 26 日から 8 月 6日まで採取した PM2.5 で検出された AMPs を示します．富
士山周辺では 7 月 26 日から 27 日に台風 6 号の影響を受けましたが，サンプラー内に雨の侵入はありませんでした．
計測途中ですが，1 mm x 1 mm の領域を顕微ラマン分光法で計測したところ（全面積の 0.5 %），10 個の AMPs が検出されました．ただし，⑨のテフロンは捕集フィルター残渣なので除外すると，実粒径で 1.4 – 12 µm のマイクロカブセルや生分解性プラスチックなど多様な AMPs が 9 個見つかりました．繊維状はなく，ビーズ状と破片状が同程度でした．個数
濃度を概算すると，都市大気の新宿と変わりませんでした．

前処理法の検討

海洋 MPs 前処理法の一般的な考え方を図 1 に示します．
海洋では微生物が多数存在しており，プラスチック表面には微生物がコロニーを形成しており，プラスチック生命圏（plastisphere）と呼ばれています 10．このため MPs 表面の有機薄膜を除去する必要があり，過酸化水素などで処理をしてから重液を用いて密度差により，軽い MPs と重い鉱物粒子などを分離法して MPs のみを回収します．
雨水やエアロゾル水抽出液のろ過に用いるフィルター，有機物分解法と分解時間，密度分離法について検討を行い，Fig. 2 Airborne microplastics detected in PM2.5 collected at
AMPs を分析するための最適条件を決定しました．詳細はnight on July 26 – August 6, 2019 at the summit of Mt. Fuji
発表時に示します．
５．おわりに予備観測ですが，自由対流圏大気から初めて AMPs が見
つかりましたので，大気を通じた MPs の地球規模汚染が起きている可能性をしています．さらなる研究が必要です．

Fig. 1 Analytical protocol of MPs in the environment

顕微 FT-IR/顕微ラマン分光法による AMPs 同定法の検討

一般に，MPs の同定に用いられる分析装置が，顕微 FTIR と顕微ラマン分光法です．顕微 FT-IR はパーキンエルマ

参考文献
１． Zalasiewicz, et al. (2016) Anthropocene, 13, 4–17.
２． Cox et al. (2019) Environ. Sci. Technol, 53, 7068-7074.
３． Dris et al. (2016) Marine Polluti. Bull.., 104, 290-293.
４． Dris et al. (2017) Environ. Polluti., 221, 453-458.
５． Cai et al. (2017) Environ. Sci. Pollut. Res., 24, 24928-24935.
６． Abbasi et al. (2019) Environ. Polluti., 244, 153-164.
７． Liu et al. (2019a) Sci. Total. Envirion., 675, 462-471.
８． Liu et al. (2019b) Environ. International, 132, 105127.
９． Allen et al. (2019) Nature Geoscience
https://doi.org/10.1038/s41561-019-0335-5;
10. Zettler et al. (2013) Environ. Sci. Technol. 47, 7137−7146.

富士山の山麓および山頂における植物起源の揮発性有機化合物
ならびにその二次・三次生成物に関する研究
戸田 敬 1，和泉 椋 1，佐伯健太郎 1，阿部洸大 1，平 美咲 1，永冨加奈子 1，Ni Wenying1，
Ge Wanqi1，大平慎一 1，竹内政樹 2，大力充雄 3，大河内 博 3
1. 熊本大学， 2. 徳島大学， 3. 早稲田大学

１．はじめに植物からは多くの揮発性有機化合物（biogenic volatileorganic compounds: BVOCs）が発生しており，これらは大気化学で重要な働きを担っている．日本は国土の 68%が森林で占められるため，国土全体で考えると BVOCs の発生量は人為起源（anthropogenic: AVOCs）よりもむしろ多いと推定される．
BVOCs で特異的な化合物は炭素 5 個，水素 10 個をユニットとする化合物群であり，その 2 ユニット分 C10H20 に相当するのがピネンやリモネンなど森や果実，草に特異的な香りの成分であるモノテルペン類で，様々な種類がある．その半分の C5H10 の化学式を持つのはイソプレンのみであり，ヘミテ
ルペンとも呼ばれる．主に，針葉樹からはモノテルペン類，広葉樹からはイソプレンが放出される．イソプレンは分子内に 2 つの二重結合を持つため，この部位が大気中の酸化剤（オキシダント）の攻撃を受け，容易に分解される．分子の末端に位置する二重結合が反応した場合，その末端断片は90%の収率でカルボニル化合物のひとつであるホルムアル
デヒドになる．また，その反対側の大きな部位はさらに多段階の反応を受けさまざまな化合物になると考えられている．
グリオキザールやメチルグリオキザールのような「ジ」カルボ
ニル類も高い収率で生成する 1）．酸化がさらに進んだ状態として，有機酸の生成も考えられる．また，大気の粒子内では，二次生成したカルボニル類が，アンモニアなど窒素を含む化合物とさらに反応し，窒素を含む環状の有機化合物（ヘテロ環化合物）が生成している可能性がある 2）．
カルボニル化合物・有機酸化合物は，吸湿性が高く，森林や山岳地域で大気粒子を形成する基になっている可能性がある．また，粒子内ではこのような化合物が高濃度に濃縮され，お互いに反応していくことも予想される．そこで，富士山麓の樹林帯の一角に位置する太郎坊と山頂にて，イソ
プレン濃度の推移を測定した．また，太郎坊は，大気粒子を捕集し，含まれる有機酸の分析を試みた．さらに，富士山頂で採取した雲水試料をいただき，雲水に含まれる有機酸やカルボニル類ならびにヘテロ環化合物であるイミダゾール類の分析を行った．

２．実 験
イソプレンは，熊本大学で開発した装置により，10～20 分
毎に分析を繰り返した．これは特殊なシリカゲルに数分間大気を通じてイソプレンを捕集し，その後カラムを加熱して脱着させ，オゾンと反応させて生じる化学発光を検出するもの
で single column trapping/separation-chemiluminescence
detection（SCTS-CL）と呼んでいる．2 台の SCTS-CL 装置を
山頂と太郎坊に設置し，同時に双方でのイソプレンを測定した．この間，太郎坊で大気粒子の捕集も行った．
雲水は NPO 山頂班の協力により，雲が発生した際，細線式のパッシブサンプラーで得られた雲水をバイアル瓶に 2本に分けていただいた．また，その内の 1 本は，採取と同時に DNPH と言われる試薬を添加し，含まれているカルボニル
化合物を誘導体化し，安定化するとともに分析が可能な状態とした．
フィルター採取した試料は水で抽出したあと，また雲水はそのままカルボン酸やイミダゾール類の分析を行った．分析は高速液体クロマトグラフィーにタンデム型質量分析計（HPLC-MS/MS）を組合せて，分離と検出を行った．
３．結果と考察
太郎坊と山頂でのイソプレン濃度の推移
台風の接近により予定より 24 時間短くなってしまったが，麓と山頂でのイソプレン同時観測に成功した．測定結果を Fig.
1 に示す．樹林帯にある太郎坊では，イソプレン濃度は日中に上昇し夜間低濃度になる周期的な推移が観測された．イ
ソプレンは光合成の進行とともに発生するが，得られた結果は森林内での典型的なパターンと言える．一方，山頂では夕方に高濃度になる傾向が見られた．日中山麓で発生したイソプレンが谷風（upwind）よって山頂に運ばれたことも考えられるが，山頂付近は常に西から気団が来ており，西からの影響も考えられる．気団のルートには南アルプス山脈があり，山体で発生したイソプレンが斜面に沿って発生した上昇気流によって南北に連なる山稜に到達し，上空を移動する気団に取り込まれ，そのまま富士山頂に到達することが考えられる．イソプレンは日射によって生じる OH ラジカルと容易に反応するため，日中の寿命は 1～2 時間と言われている．このような物質が，発生のピークを過ぎた夕方や宵に極大を＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：戸田 敬 (Kei TODA) todakei@kumamoto-u.ac.jp

0.5
0.4

Summit

0.2
0.1
0.0
0.5
0.4

35 15

Foot (Tarobo)

30 12
25 9

0.2

20 6

0.1

15 3

o

0.3

Temp ( C) Rain (mm/h)

Isoprene (ppbv)

0.3

0.0

10 0

Jul 22

Jul 23

Jul 24

Jul 25

Jul 26

Fig. 1 Diurnal variations of isoprene concentration on the top and footof Mt. Fuji.

Fig. 2 Polar organic compounds observed from cloud water sampled
on the summit of Mt. Fuji.
Gly: glyoxal, Mgly: methylglyoxal, IMC: imidazole carboxy, FA:
formic acid, AA: acetic acid, PA: pyruvic acid, OA: oxalic acid, SA:
succinic acid, 2MGA: 2-methylglyceric acid, KPA: ketopinic acid,
PinA: pinonic acid. The bars for FA, AA, OA are minimized to be 1/10,
and for HCHO 1/100.

迎えるのは不思議な現象である．また，その濃度も森林内の濃度に匹敵している．高層大気ではラジカルが少なく，化合物の分解も遅い，と考えられる．このような複雑な機構により，比較的高い濃度のイソプレンが富士山頂の夕方から宵に見られたと推測している．植物を起源とする物質特有の現象と ヒド，酸，ヘテロ環化合物が検出され，山岳域での粒子や雲考えられる．
の生成への関与が考えられる．また，山麓の自然起因の化合物が山頂の高層大気にも大きく関わっていることが見い雲水のジカルボニル，有機酸やイミダゾール： 大気粒子と だされた．
ともに雲水もさまざまな極性有機化合物を取り込む場や二次反応の場になっている．イソプレンなどの BVOCs を出発 参考文献
物質とするカルボニル類について雲水からの検出を試みた． 1) Mitsuishi, K., Iwasaki, M., Takeuchi, M., Okochi, H., Kato,2019 年に採取した雲水は，2018 年に比べると無機の陽イ
S., Ohira, S., Toda, K. (2018). Diurnal variations in
オン，陰イオンをはじめ，カルボニル類の濃度がかなり低く，
partitioning of atmospheric glyoxal and methylglyoxal
昨年の 1/4～1/10 であった．その結果，雲水で生成するのでbetween gas and particles at the ground level and in the free
は な い か と 予 想 し た イ ミ ダ ゾ ー ル も ， imidazole-2troposphere. ACS Earth Space Chem., 2, 915-924.
carboxaldehyde（IMC）が少量見られただけであり，そのほか 2) Yu, G. Bayer, R., Galloway, M.M., Korshavn, K.J., Fry, C.G.,のイミダゾールは検出されなかった．
Keutsch, F.N. (2011). Glyoxal in aqueous ammonium sulfate
2019 年にはじめて雲水の有機酸の分析を試みたが，数百
solutions: products, kinetics and hydration effects. Environ.
nM（nano-mol/L）のオーダーでギ酸，酢酸，ピルビン酸など
Sci. Technol., 45, 6336–6342.
が見られた．また，コハク酸，メチルグリセリン酸，ケトピン酸，
ピノン酸も数～数十 nM のオーダーで検出された．雲水にこのような有機酸が見いだされ，植物を起源として生成した酸が雲水に取り込まれていることが確認された．高層の大気粒子でも同様のことが起こっていると考えられ，山岳域ではこれらの有機酸が大気粒子の発生や成長に寄与していると予想される．太郎坊において採取した大気粒子からの有機酸の検出も試み，本結果も合わせて報告する予定である．
５．おわりに富士山を取り巻く中部地域の広大な森林から最も多く発生する BVOCs と考えられるイソプレンについて，その詳細な推移を観測することができ，山頂でも特異的な挙動が観測された．また，このような BVOCs を起源とした有機系のアルデFig. 3 Arrival of isoprene to Mt. Fuji and productions of polar
compounds from isoprene.

富士山頂での火山性ガスの越冬観測〇加藤俊吾 1, 髙橋智樹 1, 千島峻 1, 辰巳紘奨 1, 鴨川仁 2, 土器屋由紀子 3, 荒島謙治 4, 西出葵嘉 4, 尾花文一 41 首都大学東京, 2 静岡県立大学, 3 富士山環境研究センター, 4 ソニーセミコンダクタソリューションズ
１．はじめに
高度 3776m の富士山頂において遠方から長距離輸送される汚染大気塊を捉えるのに適しており，これまで夏季の富士山頂において，二酸化硫黄（SO2）などの大気汚染物質の観測を行ってきた． SO2 は主に石炭燃焼から放出されるが，この数年の夏季の富士山頂の観測から，石炭燃焼由来ではな
く国内の火山より放出される火山性ガスが検出される事例が多数みられた．また，富士山自体も火山であり，近年の平穏な状況からいつ活発な状態になってもおかしくない．そのため，富士山頂において火山性ガスである SO2 濃度がリアルタ
イムで一年を通して分かるようになれば，防災に役つ．しかし，
大気微量成分の観測には消費電力が大きな大型の計測装置が必要であるため，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 SO2 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実現することを目指している．
２．SO2 センサー
SO2 を低濃度まで精密に測定するのは紫外発光法を原理とする SO2 計(Thermo Environmental Instrument, Model43C)を用いていたが，消費電力が多く商用電源がない夏季以外は山頂で測定できない．そのため，越冬用の SO2 の小電力測定には．Alphasense 社のガスセンサー（SO2-B4）を用いた．実験
室内での標準ガスを用いた性能評価では数 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
では温度などの影響を受けて SO2 センサーの出力値が数十ppb 変動をしてしまい，低濃度領域での SO2 の変動の測定は不十分であることが分かった．
３．実大気での SO2 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SO2 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 が検出された．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確認でき，富士山頂において噴火の影響をとらえる用途には使用できることが分かった．
４．富士山頂での HALKA を用いた越冬観測（2018 年夏～）
防災の用途には，SO2 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，携帯電話の電波を利用して通信を行うデータ転送機器（HALKA, X-Ability 社）を使用した．
2018 年夏の富士山頂の測候所の閉所前に，越冬テスト用の測器を設置してテスト観測を行った．複数個のバッテリーを並列に接続し，HALKA および SO2 センサーに電源供給した．
観測開始後は予定通りの動作をし，リアルタイムで山頂のSO2 センサーの出力値を受け取ることができた．しかし，2 日ほどで通信が途絶えてしまった．おそらく，HALKA を設置した場所での携帯電話の電波の通信状況が悪化してしまったことが原因でないかと予想される．
同時に 通信機能の な い デー タ ロ ガ ー (OM-CP-IFC200,
Omega 社)でも測定データを記録しており，2019 年７月に越冬したロガーを回収した．越冬中の SO2 センサーの出力を確認したところ，正常に測定し続けていたことが確認できた（図）．
これより，通信方法さえ改善すれば越冬観測をできることが分かった．

図 山頂越冬観測の SO2 データ(2018/9-2019/6)
５．富士山頂での ELTRES を用いた越冬観測(2019 年夏～)ELTRES は SONY が開発した低消費電力長距離通信（LPWA）であり，2018 年の閉所から山頂にて室内の気象データの越冬リアルタイム測定に成功をしていた（第 12 回 NPO
成果報報告会）．ELTRES にガスセンサーの電圧出力を取り込んで通信できるようにした．2019 年夏の閉所時に SO2 センサーに加えて火山ガスのより詳細な情報を得られる硫化水素(H2S)センサーも ELTRES でデータ転送するシステムを設置した． リアルタイム転送されたデータは本 NPO のウエブサイ
ト上で一般に公開し閲覧できるようにした．現在のところ，山頂の越冬システムは動作を継続しており，測定データは以下の URL から確認できる．
http://npo.fuji3776.net/info/H2S-monitoring2019.html
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た．山頂
での観測関係者に感謝いたします．

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連絡先：加藤俊吾 (Shungo KATO) shungo@tmu.ac.jp

富士山頂での温室効果ガス濃度の観測事業
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，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駆動の CO2 濃度観測システムを 2006-2008 年に開発した．そのシステムを 2009 年夏期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．
また 2017 年からフラスコサンプリング(毎月，富士山頂の大気を自動でフラスコに採取し，得られた空気試料中温室
効果ガス濃度と CO2 の同位体比を分析する)を開始した．
本報では，富士山測候所に CO2 濃度観測システムを設置してから，これまでの約 10 年間の富士山頂での温室効果ガ
ス濃度の観測事業を報告する．

けたためだと考えられる．
図 2(b)に富士山頂とマウナロアの CO2 濃度増加率とENSO Index を示した．富士山頂の CO2 濃度増加率の周期性はマウナロアの CO2 濃度増加率の周期性と同様で，さらに ENSO Index とほぼ合致していた．したがって富士山頂のCO2 濃度の増加率は，エルニーニョ・ラニーニャ現象に大きな影響を受けていることが明らかとなった．
図 2(c)に富士山頂，波照間，マウナロアの年間の CO2 濃
度変動幅を示した．富士山頂の CO2 濃度変動幅は，マウナ
ロアの変動幅より波照間の変動幅に近かった．

３．CO2 濃度
図 2(a)に富士山頂，波照間，マウナロアの CO2 濃度を示した．富士山頂の CO2 濃度はマウナロアの CO2 濃度より夏期は 5-10 ppm 低く，冬期は 5-15 ppm 高かった．これは富士山頂がマウナロアよりアジア大陸に隣接しているため，アジ
ア大陸の陸域での光合成による CO2 吸収や呼吸による CO2
放出，さらには人為的に排出された CO2 の付加の影響を受

５．おわりに2009-2019 年で富士山頂での CO2 濃度の連続観測と毎月のフラスコサンプリングを安定的に実施する体制を整えた．
本モニタリングで得られた観測結果から，アジア域での CO2の排出が停滞している可能性がみられた．今後も富士山頂での温室効果ガスのモニタリングを長期間継続させ，アジア
域の炭素循環の変化を捉えていく予定である．

４．フラスコサンプリング
図 3(a)と 3(b)に富士山頂で実施した毎月のフラスコサンプ
２．気温と電圧リングで得られた空気試料中の温室効果ガス濃度と，CO2 濃
図 1(a)に 2012-2013 年と 2018-2019 年の CO2 濃度検出部 度観測システムにより毎日計測された富士山頂の CO2 濃度
周辺の気温と室温の気温の関係を示した．両者は極めて高 の時系列図と散布図を示した．
い正の相関関係にあり，両者の温度差はほぼ一定であった。 富士山頂で実施したフラスコサンプリングは，越冬期間中，
ただし両者の差は，年々小さくなる傾向を示しており 2012- 採取した空気試料を最大 10 カ月間，長期保管される．図2013 年の両者の差は 18.1℃であったのに対し、2018-2019 3(a)と 3(b)で示したようにフラスコサンプリングの CO2 濃度は，年の両者の差は 15.5℃であった(図 1(b))．これは CO2 濃度 CO2 濃度観測システムの CO2 濃度とほとんど同じ値であった検出部を覆っている断熱材の断熱効果が劣化している可能 ことから，フラスコサンプリングによって採取された大気試料性が考えられる．
は，安定的に保存されていたと考えられる．
図 1(c)に 100 個のバッテリーのボルト値を示した．2009図 3(c)に富士山頂とマウナロアの CH4・CO・N2O 濃度を示
2016 年の期間，越冬期間でバッテリーのボルト値は 1.0-1.8V した．富士山頂の冬期の CH4・CO 濃度は，マウナロアのそ減少した．一方，2017 年以降は越冬期間に減少するボルト れらより高かった．これは，富士山頂での CH4・CO 濃度はア
値は，0.5-1.0 であった．2016-2017 年にバッテリーを新たなも ジア域での強い CH4 と CO の放出源を捉えているためだとのに交換していることから，バッテリーの蓄電/放電能力に大 考えられた．一方、富士山頂の N2O 濃度は，マウナロアのそきな個体差があることが分かった．
れと同等であった．

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連絡先：野村渉平 (Nomura Shohei) nomura.shohei@nies.go.jp

図 1. (a) 2012-2013 年と 2018-2019 年の CO2 濃度検出部周辺の気温と室内の気温の関係，(b)CO2 濃度検出部周辺の気温と室内の気温の差および(c)CO2 濃度観測システムのバッテリー100 個の総電圧値

図 2. (a) 富士山頂，波照間，マウナロアの CO2 濃度，(b) 富士山頂とマウナロアの CO2 濃度増加率と ENSO Index および(c)富士山頂，波照間，マウナロアの年間の CO2 濃度変動幅

図 3. フラスコサンプリングと CO2 濃度観測システムにより測定された CO2 濃度の(a)時系列図と(b)散布図および(c)富士山頂とマウナロアの CH4，CO，N2O 濃度

富士山頂の温室効果ガスの小型吸収ライダーによる観測
小林喬郎 1，椎名達雄 2，久世宏明 2，矢吹正教 3，三浦和彦４
1.福井大学， 2.千葉大学、３．京都大学、４．東京理科大学
１．はじめに地球温暖化に関係する温室効果ガスのレーザー計測法
として3次現空間分布を計測する差分吸収方式ライダーが利用されている１）。 本研究では極めて小型の装置構成で、地面や回帰性反射板（Retro-refrector）などハードターゲットを利用する差分吸収方式ライダーの開発を進めている２）。
本報告では装置の動作特性を検証するため、富士山測候所付近の温室効果ガスメタン（ＣＨ４）と火山性ガス硫化水素（Ｈ２Ｓ）の濃度変化を測定した結果を報告する３）。
ハワイ、マウナロア山では、温室効果ガスＣＯ２の長期観測が行われている。また、富士山頂の測候所では外部の大気を吸引してＣＯ２濃度の通年観測が国立環境研により実施されている。これらの結果は中緯度域の地球温暖化の研究に貴重な観測データを提供している。これに対してライダーセンサーは、外部の大気分子を直接的に広域の計測が可能となる。また、ＣＯ２に次ぐ温室効果ガスのＣＨ４の同時観測も目指した。
２．装置の構成とガスの検出特性
２．１ 小型吸収方式ライダーの構成

図１． 小型の吸収方式ライダーの概念図
図１に小型の吸収方式ライダーの外形と測定の概念図を示す。小型・軽量のセンサー（アンリツ社、メタンミニ）で、地面や回帰性反射板にレーザー光を照射して光路中の分子吸収量を計測する。半導体レーザー（ＬＤ）の波長は １．６５
３７μｍ、出力１０ｍＷで電池で長時間動作が可能である。
路面や岩などの粗面散乱体では最大２０ｍの距離で０．４５ｐ
ｐｍ・ｍ の柱密度の大気中メタンの高感度検出が可能である。分子の吸収線の中心波長にＬＤ波長を固定するため周波数変調（ＦＭ）して、位相同期を行う検出法を用いる。
図２に光学系と位相同期検出系の構成を示す。ＬＤ光は反射板を通り粗面の散乱体に照射され、後方散乱光はレンズで集光して光検出器（２）から位相検回路（Ｌｏｃｋ-ｉｎ Ａｍｐ（２）で信号として利用される。また、ＬＤ光の一部は検出器

図２．光学系と位相検出系の構成（１）から位相検波回路（１）を通り、ＬＤ波長を分子の吸収波長に固定する出力（１）として用いられる。
２．２ 回帰性反射板を利用する長光路吸収法の実験
レーザー送信光を反射させて効率的に元の位置に戻す
反射体としてレトロ反射鏡や平面状のレトロ反射板が道路標
識などに利用されている。そこで、レトロ反射板を用いて長光路の差分吸収分光法のDOAS (Differential Optical
Absorption Spectroscopy ) の可能性を検討した４）。
図３にその装置の構成を示す。光ファイバーからの波長が１．６μｍ付近の自然放出光（ＡＳＥ）を送信光として利用
して、千葉市街の２．５５ｋｍの距離にレトロ反射板を設置し、その反射光を集光して分光器を通して吸収スペクトルを測定した。その結果、大気中のＣO２密度が360~450 ｐｐｍｖの変化が測定された。また、水蒸気H2OやHDOなど多数の分子が検出された。これらの結果、反射体を利用する長距離吸収分光計測法は微量ガスの検出感度が極めて高いことが判明した。

図３． 長光路・差分吸収分光（DOAS）装置の構成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：小林喬郎 (Kobayashi Takao)t.koba100@gmail.com

３．富士山頂での観測結果
３．１ メタンガスの測定
富士山測候所の外部の約１０ｍ離れた北側の土地に、小型吸収方式ライダーとレトロ反射板を三脚に乗せて２６ｍの距離に配置して、メタンガス濃度を測定する実験を行った。

図５． 硫化水素（H2S）の柱密度の時間変化（測定時間：19 時~21 時の最初の 1 分間）

４．結言
図４．メタン（ＣＨ４）の柱密度の時間変化（実験日：2019 年 8 月 4 日）
図４にその結果を示す。縦軸はメタンの柱密度（Ｃｏｌｕｍ
Ｃｏｎｃｅｎtｒａｔｉｏn）で、平均値の６５ｐｐｍ・ｍ は往復の光路長５２ｍから平均密度は１．２５ｐｐｍとなり、この値は現状の世界の平均値とほぼ一致している。昼間の 14 時から 18 時頃まで
は密度の揺らぎが大きく、夜間に入ると変化が小さくなっている。なお、約 19 時から 20 時までのデータの欠損はＰＣ電源の不具合に起因している。
３．２ 硫化水素の柱密度の測定
また、硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスを計測するレーザーセンサー
はＬＤの中心波長 1.5772μｍ で、数ｐｐｂレベルの高感度特性を目指して共同開発中の装置を用いた。
図 5 にメタンの測定と同じ光路長で行った硫化水素ガスの柱密度の測定結果を示す。測定時間は 19 時から 21 時まで 1 時間間隔で、最初の 1 分間の測定値を示している。柱密度値は 200~350ｐｐｂ・ｍ、密度は 3.8~5.4ｐｐｂで、時間と共に増加の傾向を示している。密度の変動は分散値が約 10ｐ
ｐｂであった。これらの値は標準セルを用いた今後の検証が必要である。

以上の観測結果より、富士山の山頂付近の大気中のメタンと硫化水素の密度の時間変化などの測定が実現できた。
光路長は２６ｍと設定したが、数ｍでも測定が可能であった。
小型で省電力の動作特性のため、富士山などの極域での観測への利用が可能であることが示された。今回は観測可
能な日程が 1 日と制限されて十分なデータが得られなかったことが残念であった。
今後はこれらの小型吸収方式ライダーによる長光路での高感度測定や、ＣＯ２を含む多種の分子の同時計測を実現することを目指して行きたい。

参考文献
１）小林喬郎、杉本伸夫、久世宏明（2007）. レーザー研究
学会誌、33,5, 295-261.
２）椎名達雄、小林喬郎（2014）. メタンガス遠隔吸収センサの最適波長変調法の検討. レーザーレーダー研究会、第 32 回予稿集、32,P-32, 102-103.
３）小林喬郎、椎名達雄、久世宏明、矢吹正教、三浦和彦（２０１９）.小型・長光路吸収センサーによる温室効果分子の富士山頂での観測. レーザーセンシング学会、第 37
回シンポジウム予稿集、E-5, 121-122.
4） Saito Ｈ．, Manago Ｎ．，Kuriyama Ｋ．，, Kuze Ｈ．，
Near-infrared open-path measurement of CO2 concentrationin the urban atmosphere、Optics Letter, 40, 2568-2572.

富士山頂における大気電気・雷研究: ２０１９年成果概要
鴨川仁 1, 大気電気・雷研究グループ
1. 静岡県立大学
１．はじめに2008 年からスタートした富士山山頂での大気電気観測は，
宇宙線・放射線観測の補助的な役割として始まったものである．しかし数年の測定の結果，取得されたデータから大気電気研究を進展させる成果も得られた．それゆえ，2012 年
から大気電気研究は独立したグループとして 2019 年も観測を行った．現在では，富士山山頂という高所を活用し雷に関連する諸現象の研究を行っている．2019 年では以下のテーマについて行った．前年度から次の 4 テーマを行った．1）被雷対策具体化のために接地系と部材間の接続状況の調査
および富士山山体を測定器とした上向き雷の研究，2）雷活動において発生する高エネルギー放射線，3）スプライトをはじめとする高高度大気中における放電現象および雷活動，
４）新型広帯域大気電場測定機器の試験，である．

図 1 ロゴスキーコイルを用いた測定．

２．観測結果1)については，2017 年，2018 年の不具合を解消するシス
テム（図 1）し，無事に観測が終了した．2) の観測においては別稿で紹介しているが，山頂から遠方の地域で雷活動はみられたものの，スプライトが１事例取得できたのみであった．
また，広域雷放電位置同定システム(Blitzortung)を山頂および御殿場基地（図 2）にそれぞれ越冬期間（初期の研究者
利用期間終了後の８月下旬のみ）および通年期間の導入し，極めて良好な機器運用が確認できた．3)については2019年の夏でも 2018 年に続き雷活動が活発でなかったことから明瞭な放射線の検知はできなかった（図 3）．近年，雷雲の接近が減っており，ほとんど事例が得られなくなってきている．
４）については観測機器(音羽電機社製 LATOM)の動作確認を行った（図 4）．安定した良好なデータが得られた．
前述いずれの成果も，別稿にて詳細な紹介しているので参照していただきたい．

図 2 御殿場基地に設置した雷測定機器．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-shizuoka-ken.ac.jp

図 3 放射線測定機器（GROWTH）．

図 4 大気電場測定機器

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
安本勝 1，鴨川仁 2，佐々木一哉 3，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， 3.弘前大
１．はじめに
富士山測候所（以下，測候所）の電源は，山麓から高圧ケーブルを引き込んで得ている．高圧ケーブル内に電源供給の高圧線と対に接地線があり，この接地線は山麓の接地極に繋がっている．このことに着目し，測候所の直撃雷が観測できると考え 2013 年に測定を開始した．この年の観測期間には落雷が無かったが周辺雷による電流が観測された．
以降はこの周辺雷現象により流れる電流も観測している．しかし，雷頻度に比較し観測できる雷信号電流頻度は著しく小さかった．この原因は，オフセットによる電流変動が大きくてトリガーレベルを超えてしまい測定できなくなるという現象によるものであった．その後，その対策をすることで高い測定頻度が得られるようになっている．開発を通じて本観測装置がかなりの高感度が得られることも分かってきた．例えば，
当初はゼロレベルの変動は回路に起因するものと考えていたが，雷雲との静電誘導によるものが支配的で，測定系が雷雲による電界変化を高感度で捉えていることも分かった．
本報告は，今までの開発経過で明らかになったことを報告し，及び今後どのように進めるべきかを提案する．

に繫がる接地系統は，併設された接地線及び測候所接地が複数になるため，高圧ケーブルの内蔵接地線の電流を校正して直撃雷電流が求まるようにする必要がある．
直撃雷電流測定用に用いたロゴウスキーコイル電流検出器の基本回路を図２に示す．ロゴウスキーコイル出力電圧は，
高圧ケーブルに流れる電流が作る周方向磁束の微分値に比例する．従って，電流に比例する出力電圧を得るために積分回路を通す回路構成にしている．出力電圧は図中の式になり高圧ケーブル内接地線に流れる電流に比例した値になる．直撃雷電流は大きいため，感度を落とし，高圧ケー
ブルとロゴウスキーコイルの相互インダクタンスは 0.01 µH とした．電流計出力電圧の接地線電流への換算は図中の式に設計値を代入し求めている．

２．接地線電流の測定方法
図１は測候所引き込み高圧ケーブルの構成を示している．
一方周辺雷用のロゴウスキーコイル電流計は，図３に示す回路構成で基本回路は直撃雷電流測定用と同じである．
しかし周辺雷現象による電流は小さくなるため，感度を大きくしている．例えば高圧ケーブルとロゴウスキーコイルの相互インダクタンスは 0.2 µH にしている．このため直撃雷があった場合，ロゴウスキーコイル出力電圧は過大な電圧になり回路を破損させる．これを防止するためロゴウスキーコイル出力に低静電容量の避雷器（ネオン管で代用）を設けることで保護するようにしている．

高圧ケーブルは測候所内に引き込まれ，内蔵接地線は端末より引き出され測候所共通接地極に接続されている．他
方の端末は山麓側の接地極に繋がっている．従って，もし測候所が被雷すれば雷電流はこの高圧ケーブル内蔵接地
線を通して山麓側に流れる．このことに着目してこの高圧ケーブルにロゴウスキーコイル電流検出器を取り付け，流れる電流を測定できるようにした．因みにロゴウスキーコイルは軸方向の磁場には感応せず接地線に電流が流れることにより生じる周方向の磁場のみに感応するようになっている．山麓

最初に用いたトリガー回路は，いずれの極性でも動作するように絶対値回路のみを通してトリガーに使用していた．し＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：安本勝 (Masaru YASUMOTO) myasumoto_2013@yahoo.co.jp

かし，オフセットの影響が無視できず，安定な測定ができな
かった．この欠点は，トリガー回路には AC 結合を導入する
ことで解決した．
接地線電流測定系は当初は測候所被雷電流のみを考えた 1 系統の電流測定であった．現在は直撃雷電流に加えて周辺の雷現象によって流れる電流と雷現象間の相関を見る
ため 4 台のデジタルストレージオシロスコープ(以下，DSO)で測定するようになっている．
昨年の夏期測定では測定系は図４の構成で測定した．
DSO-1 は測候所が被雷した時の雷電流を観測するよう，直撃雷と認められる十分高い一定レベルの電流（200 A）でトリガーされるようになっている．もし上向き雷であった場合，前兆現象が観測された経緯があり，その現象も捉えて DSO-2に記録されるようにしている．

DSO-3 は前兆現象とリターンストロークの全体像を明らかにするため，100 ms の長時間測定で，且つ十分な分解能が得られるようにするため100 kptsで測定している．DSO-4 は，周辺雷のリターンストロークを観測することを目的にした．しかし，昨年度は多数の雷現象をとらえたが，感度を高めたことが災いして前兆現象の小さな放電電流を多数捉えたものの，続いて起きるリターンストローク電流迄の測定にならず，リターンストロークの測定頻度は小さい．
各 DSO の設定条件を図５に示す．電流計出力電圧測定
は，DSO を使用しているが，1 チャネルの分解能は 8 bit である． 高分解能を得るため DSO の 2 ないし 3 チャネルを同
一信号の測定に使用し，小信号を明確にとらえた．例えば，
3 チャネルを使用する場合 2 V/djv. (20 A/div.)，500 mV/div.
(5 A/div.) 及び 100 mV/div. (1 A/div.)を割り当てることで，小信号では 0.4 mV (4 mA)の高分解能を得ている．
2019 年に測定した各 DSO のトリガー条件と測定時間を図５に示す．オフセットの影響が受けないように DSO 入力の各信号及びそのトリガー信号は，全て AC 結合とした．DSO-1
及び DSO-2 のトリガーは，Ext10 トリガーを使用するため，トリガー条件を超える信号に対しシュミットトリガー回路で必要条件のパルスを作り加えている．いずれの測定系も AC 結合（カットオフ周波数 7.5 Hz）を使用しているため，10 Hz 以下の周波数成分の測定は困難になる．積分回路の時定数𝐶𝑅は，0.01 s である．
DSO の測定結果は，ロギング機能により USB メモリーに記録するようになっている．この記録中は，DSO の測定はできず，デッドタイムになる．デッドタイムは，相関関係のある現象間の時間が測定時間より小さくなる場合および現象の頻度が小さくランダムであれば無視できる．しかし，雷現象が頻発する場合，デッドタイムにより測定できなくなる雷現象は多くなる．雷雲が来た場合，落雷現象の発生頻度は高く，デッドタイムにより測定できなくなるものが多くなる．
３．接地線電流を流す雷現象
雷現象により接地線に流れる電流は，直撃雷電流，雷放電路との電磁結合，測候所電極捕集電流（以下，捕集電流），雷雲電荷変化による静電誘導電流，及び山麓からの雷逆流電流の五つが考えられている．接地線の電流𝑖𝑔𝑤 は，複数の現象による電流が重畳している場合が一般的で，全ての現象が重畳した場合，次式で表される．このうち𝑖𝐷𝐿 ，
𝑖𝑐 ，𝑖𝑏𝑓 はいずれか一つであり，それと𝑖𝐸𝑀𝐼 及び𝑖𝑖 の三つの現象の重畳が一般的である．
𝑖𝑔𝑤 = 𝑖𝐷𝐿 + 𝑖𝐸𝑀𝐼 + 𝑖𝑐 + 𝑖𝑖 + 𝑖𝑏𝑓(1)

𝑖𝐷𝐿 :直撃雷電流，𝑖𝐸𝑀𝐼 ：電磁誘導電流，𝑖𝑐 ：捕集電流，𝑖𝑖 ：
静電誘導電流，𝑖ｂｆ：山麓からの逆流
ここでは雷現象がどのように接地線に電流を流すか説明する．
３-１ 測候所直撃雷
測候所が被雷した場合，落雷電流は測候所接地極から山体を通して大地に流れる電流と測候所の共通接地極と山麓側接地極を繋ぐ接地線に流れる電流がある（図６）．前者の接地抵抗は山麓側接地抵抗よりも 1 桁以上大きいため山麓側に繋がる接地線に大半が流れている．しかしその接地
線は複数あり，高圧ケーブル内接地線はその一つである．
被雷電流測定は高圧ケーブルにロゴウスキーコイルを置いて一部を測定することになるため，被雷全電流は校正して求める必要がある．

直撃雷電流の校正方法は二つ考えられる．一つは，測候所に，測候所全体を保護下に置くことができるとともに測候所の被雷個所が一ヶ所に集まるように工夫した避雷針を設け，被雷電流を絶対測定し，被測定高圧ケーブル接地線電流を校正する方法である．精度の高い校正が可能になる．
これは測候所の耐雷脆弱個所を保護することにもなる．もう一つは，落雷情報より測候所直撃雷位置の落雷電流を知り校正する方法である．この場合の誤差は落雷情報の電流測定精度で決まることになる．
校正の実現で正確な被雷電流を求めることができ，測定
電流パルス波形の時間積分により落雷放電電荷量も求められる．この校正値は，電磁誘導以外は電流信号源から見て同一の回路構成になるため，同じとして適用できる．また山
体抵抗が大きいため，電磁誘導電流も近似的に適用可能と考えている．
３-２ 雷放電路との電磁結合
図７に示す測候所接地線と山体が作る循環路の電磁誘導電圧は，被測定雷現象の雷放電路電流が作る磁束の内でその循環路と鎖交する磁束を微分したものになる．循環路のインピーダンスは山体抵抗が支配的になるため，接地線電流は，雷放電路電流微分値に比例し，以下の特徴が現れる．
① 測定電流の積分値が雷放電路電流に比例したものになる．
② 放電終了後積分値は 0 になる．電磁結合の影響を知る指標になる．
③ 測定電流積分値のパルス幅時間は放電持続時間になり，そのパルスの積分量が放電電荷量に比例する．
④ 雷放電路が鉛直の場合，落雷位置によって山麓に繫がる接地線ループの鎖交磁束方向変換線より東側にある落雷位置の負極性雷の初期ピークは正に，西側にある落雷位置の初期ピークは負に変わる．一昨年の測定からこの鎖交磁
束方向変換線は以下の式を得ている．
𝑦 = 1.98𝑥 − 3.54
(2)
実効的接地線位置は，測候所を通り鎖交磁束変換線に直角に交わる以下の式で表される．
𝑦 = −0.506𝑥(3)
今後観測を蓄積することでさらに精度の高い鎖交磁束方向
変換線を求めていくことが必要である．
落雷放電路の位置や方向によって感度は変化する．落
雷放電路を鉛直であると仮定することで落雷情報から得た落雷位置と電流の情報を測定電流と比較することで，落雷位置による電流検出感度を定量化できる．また等価的な循
環路の位置と断面積も決定可能になると考えている．精度を高めるため，データの蓄積が必要である．
雲上部が正極で下部が負極の上下間の雲放電の場合，正極性として現れる．スプライトで流れる電流は，正極性雷
雲から始まるとすれば負極性落雷電流と同一方向であり，位置による電磁誘導による波形の極性も同一である．検出

系が高感度であることから，かなり遠方のものまで測定可能になると推測される．
３-３ 測候所電極捕集電流
図８に示すように富士山に落雷した電流を測候所に集め接地線を通し山麓に流れる電流である．測候所電位は，接地線で山麓と繋がっているため，山麓電位である．富士山の被雷個所の電位は，一般的に山体抵抗が十分小さくないため，著しく上昇する．測候所との電位差により被雷点から測候所に両者間の抵抗で除した電流が流れることになる．
接地線の電流極性は，負極性落雷では負に，正極性落雷
では正になる．測候所側の捕集電流は遠方になると小さくなり大地への拡散を考えるとほぼ距離の 2 乗に反比例するものと考えられる．以下の特徴がある．
① この電流は放電持続時間で終了する．
② 雷放電時間の積分値で一定になる．従って時間軸を圧縮するとステップ状の変化になる．
③ 電流極性は，負（正）極性落雷の場合，負（正）になる．

３-４ 雷雲電荷変化による静電誘導
3776 m にある測候所という大面積（南北約 50 m×東西約25 m）の凧電極と上空の雷雲との等価結合容量を考えると，
図９に示す雷雲の移動，雲放電や落雷による雷雲の電荷変化により，測候所の電界が変化し，次式で表される静電誘
導電流が山麓接地極と繋がる接地線に流れる．
𝑖𝑖 = 𝑆𝜀𝑠 𝜀0

𝑑
𝑑𝑡

𝐸𝑠

(4)

ここで，𝑖𝑖 ：静電誘導電流，𝑆：測候所等価表面積，𝐸𝑠 ：測候所表面電界，𝜀0 :真空中の誘電率，𝜀𝑠 ：測候所周囲大気の比誘電率，である．
式中の𝑆は概数として知ることができるので，接地線電流測定系は，十分応答性の高い電界測定器により絶対測定した電界により誘導電荷量を求めることができる．電界の時間変化で校正することにより測候所表面の電界変化率検出器としても利用できる．電界変化率を時間積分することで電界を求めることが可能である．長期の絶対的安定性は確保できず，基準電界を決めるには，絶対測定が可能な電界測定器の併用が必要になる．
この静電誘導電流は以下の特徴がある．
① 放電初期，電荷消失が急激になるため，雷雲電荷による静電誘導電流波形は立ち上がり時に鋭く反映する．しかし，放電時の変化は，小さくなり，重畳する電磁誘導電流に埋没し分離しにくくなる．
② 放電後雷雲電荷の変化は小さくなり測定静電誘導電流
変化が明確に現れないが，測定電流を積分することで放電時にステップ状変化が現れ見えるようになる．
③ 雷雲の移動が無視でき放電後の雷雲電荷が一定で変化が無い場合は，静電誘導電流が 0 になるため，積分値は変化せず一定になる．なお変化がある場合が一般的であり，その時，使用電流計積分回路の放電時定数より十分速い変化であれば，時定数（𝐶𝑅 = 0.01 s）による誤差混入は小さくなる．
④ 誘導電流の積分値から雷雲による測候所の誘導電荷量を求めることができる．
３-５ 山麓からの雷逆流電流
この逆流電流は，図 10 に示すように山麓側に落雷することで接地線電位を上昇させ，測候所接地抵抗から散逸し大地に流れる，測候所に逆流する電流である．山麓側接地線

の電位は被雷等により上昇すると測候所の電位も同じ電位になり，測候所接地極より富士山体に散逸する電流が流れる．この電流の積分値は，放電終了後最大になり一定になる．時間軸を圧縮した場合，負極性雷は正のステップ状変化として重畳する．
山麓側の架空地線等の接地系統が被雷した場合，接地
線電位上昇は遠方でも影響があり，測候所に逆流する電流を流すことになると推測される．また，山麓接地系統が作る循環路の誘起電圧による電流も考えられるが，測定個所がこの循環路に入らないことからこの電流は小さく，測定結果には現れないと考えられる．大地や独立の接地体系への落
雷は，他の接地系統への影響は小さく電位上昇を小さくするため，遠方では検出できなくなると推測できる．この逆流電流は，山麓での測定も可能にすることで，より詳細な挙動が解明できるようになると考えている．
空間と接地線線路との到達時間差は，例えば空間と接地
線上の電磁波伝播速度を 3×108 m/s と 2.5×108 m/s とすれば，伝播線路長が空間直線距離の 1.5 倍，落雷位置が測候所から 20 km の位置として，約 50 µs になる．逆流現象を考える上で，時間差の考慮も必要である．
逆流電流の特徴は以下のようになる．
① この電流は放電持続時間で終了する．
② 雷放電電流の積分値は，放電時間と共に増加し，放電終了で最大値になり，その後一定になる．
③ 山麓側接地系統の被雷による電位上昇で測候所に流れる電流である．
④ 山麓架空視線の被雷は遠方でも検出する．
⑤ 電磁誘導電流と重畳する．両者の波形には伝播時間差の影響が生じる．
⑥ 負（正）極性落雷の場合，測定電流は正（負)になる．
⑦ 山麓接地極がある東側の落雷で大きく現れ，西側では無視できる大きさになると推測される．
４．測定結果および現状の性能と問題点
４-１ 2019 年測定結果
図４の周辺雷電流測定系の周辺雷リターンストローク用
DSO-4 には，雷現象により接地線に流れる多数の電流が測定された．一方で，トリガーレベルを下げたことで雷現象による小さな電流パルスで動作し，本来目的としたリターンストロ
ークの記録がデッドタイムに入り，測定できなくなっている．
もしこれが十分測定できていれば，他の落雷位置と雷電流の落雷情報とを考え合わせることで，雷現象測定器としてのより正確な特性評価が可能になる．次回測定ではリターンス
トローク測定のため，トリガーレベルを 200 mV (2A)に上げる
必要がある．また，測定時間は，リターンストローク全体像の測定が可能なように 200 µs/div.に変更することが好ましい．
以下は，周辺雷電流測定系の下向き雷のリーダとリター

ンストローク全体像測定用測定系 DSO-3 で観測されたもの
である．
（１）停電前 2019 年 7 月 23 日 01:20:19 観測例（図 11） 接地線電流測定だけでは高圧電源の漏洩電流は分からない．

測定した接地線電流を積分することで零相電流が見えてくる．また複数の雷現象により誘起される電流も見えるようになっている．例えば，0 ms～6 ms の前兆現象での変化は接地
線電流ではステップトリーダが観測され積分値からは静電誘導電流が観測されている．6 ms のリターンストロークパル
スは，測候所周辺に落雷があり負極性雷であれば，その捕集電流が測候所から接地線を通して山麓に流れていることを示している．３１ ms 付近の変化は接地線電流とその積分波形から雷雲での小さな放電と静電誘導が重畳した変化と読み取ることができる．44 ms 付近の変化はリターンストロー
クと捕集電流が測定され，前者は結合が小さいため小さくなっていると考えられる．また短い時間で前兆現象もあり，2 重
落雷と考えられる．

（２）停電時 2019 年 7 月 23 日 01:23:02 観測例（図 12） 停
電は，第 1 柱にあるキュービクルの地絡継電器が動作し遮断器が動作し生じたものである．図 12 は地絡継電器が動作時に測定された高圧ケーブルに流れた電流である．この電流は被雷によるものである可能性は高いと考えているが，地絡継電器を作動させた電流とどのように関係するかはまだ不明である．接地線に被雷電流が流れた場合，接地線の特性インピーダンスにより大きな電位になるが，接地線と高圧電源線との結合が十分で無い状態があり，高圧ケーブルが長い（約 7 km）ことから両者に大きな電位差が生じたことにより動作地絡電流が流れたものではないかと推測している．

0～5 ms に現れた前兆現象は，拡大した場合，正の電流が流れ測候所表面電界が減少していることを示しており，ス
テップトリーダと思われる電磁結合による電流が頻発して観測されている．リターンストロークと推測されるインパルス状
電流は DSO-3 の測定範囲を超えているが，直撃雷電流測定系では動作するトリガーレベルまで達していない．

引き続生じている変化は，高圧電源遮断により高圧ケー
ブルの充電電流が流れたことにより生じたものと推測される．
（３）停電中 2019 年 7 月 23 日 01:23:50 観測例（図 13） 図は停電中に観測された接地線電流とその積分波形である．
零相電流の影響は現れていない．もし測候所電源が高圧ケーブルから供給を受けない状態であれば，零相電流の影響は受けず測定結果のデータ処理も大幅に少なくなることになる．

測定結果は，電磁結合による電流，捕集電流，及び雷雲の静電誘導電流の三つが重畳したものと推測される．最初の落雷のステップトリーダと 2 番目の落雷のダートリーダの初期開始放電が観測されている．この前兆現象は他の観測例
でも観測される傾向がある．0～12 ms の区間では，図では小さいが静電誘導の影響が見られる．積分値から 12 ms の位置のリターンストロークは，電磁結合による電流と捕集電流が重畳したものである．その位置から正方向への変化は積分回路の時定数による減衰と考えられる．2 番目のリター
ンストロークの形状が 1 番目と相似していることから，同じ放電路でリターンストロークがあったと考えられ，2 重落雷と推測される．
４-２ 今迄の測定で得られている一般的な傾向（１）積分で分かる情報 接地線電流を積分することで，電磁誘導による電流は，放電路の雷電流に比例する電流が求められる．また時間圧縮した場合，捕集電流や静電誘導がリターンストローク時の大きな電荷量変化がステップ状変化になる．電磁誘導以外との現象の識別が可能になる．例

えば測候所電極捕集電流，及び逆流電流は，落雷極性の
落雷時の変化になるのでステップ状の変化を伴う．変化の極性から落雷の極性や流す現象が何なのか知ることができる．
（２）進展せず消滅する放電 観測された雷現象はリーダ，
雲間放電や落雷と認められる放電だけではなく進展せずに消滅してしまう小さな放電が多数あることが分かった．
（３）無視できないデッドタイム 測定の都度 USB メモリーに記録する方法を採用しているため，この記録時間中はデッドタイムとなり測定できない．これが 1～２秒あるため，その時間の雷現象は捉えることができず見落とすことになる．また測定時間を小さくとると測定時間以上の従属現象は捉えることができなくなる．見かけ上，従属現象は測定できないことになる．雷現象が頻発する場合無視できない．
2019 年測定ではトリガーレベルを小さくしたことで，小さな放電の頻度が多く，従属する大きな放電が測定できない場
合が多く生じたと推測される．このことからトリガーレベルの設定で考慮すべきは以下の点である．
・遠方では前兆現象であるリーダの小さな放電は測定に掛からなくなるので大きな放電だけに着目すればよい．
・測候所近傍の雷現象は前兆現象の信号が大きく前兆現象によりトリガーが掛かるため，リターンストロークまでの全体像を測定できる別の測定時間 100 ms の測定系で測定する．
（４）ステップトリーダ進展に伴う静電誘導電流変化 ステッ
プトリーダの進展に伴い接地線電流は正に増加する傾向があり，雷雲電荷は見掛け上減少傾向にあることになる．測候所の正の誘導電荷量は，山麓側に移動し，小さくなる傾向があることを示していることになる．
（５）ステップトリーダに伴う現象 負極性リターンストロークの前兆現象に見られる特徴として雷放電路電流との電磁結合による同一極性の小パルス電流が頻発し，雷雲電荷変化も生じて正の静電誘導電流が観測される．測定結果からこの現象は見掛け上雷雲電荷が小さくなることを示している．
ステップトリーダの進展過程は線状放電路に電荷を集め蓄積され線状端に高電界が生じることで線状に延びていくことを示していること，またこの中には発展できずに消失してしまうものがあることが推測される．
（６）複数現象が重畳 重畳する複数の現象を同時に高感度で測定できる結果，雷現象を理解する有益な情報が得られるようになっている．負極性のリーダが測候所に対抗する
場合，誘導電荷は正電荷で大きくなるため，誘導電流は負の方向になると推測される．しかし直撃雷以外のリーダは測候所以外に進展するため，雷雲そのものの見掛け上の電荷は少なくなる．そのためその影響を受ける静電誘導電流は一般的に正方向に流れ，ステップトリーダには静電誘導電流が増加する傾向が見られると考えられる．

５．今後の進め方
５-１ 観測漏れの防止対策
DSO の観測ではトリガーにより測定を開始すると測定時間とその後の記録時間はトリガーを受け付けない．雷現象が頻発する場合，雷現象がデッドタイム，即ち記録時間に入る可能性は大きくなり，その場合その雷現象は測定できなくな
る．信号電圧及び記録時間共に高分解能が得られ連続記録が可能なデジタルレコーダがあればデッドタイムは生じなくなる．しかし必要な観測信号の分解能と記録時間分解能を満足させるとなると導入費用はかなり大きくなると推測している．
別の方法として，観測に必要な最小信号レベル以上の雷現象のみを観測可能にすることであれば，最小信号レベル以上の入力で動作し，測定時間は相関がある雷現象の電流測定が十分可能なできるだけ長時間測定ができ，デッドタイムになる時間は別の測定器にバトンタッチすることで実質的なデッドタイムを無くすことができる．実現方法は図 14に示すようにすることで可能になると考えている．できるだけ長時間測定ができ，且つ記録時間，即ちデッドタイムが小さな測定器が必要になる．それらがどのようになるかによって，ある一定レベル以上の信号に対してデッドタイムの影響を無くす測定器（DSO を考えている）の使用台数が決まる．

５-２ データ処理方法
処理データ量が大きくなるため，人力に頼らないデータ処
理方法の確立が必要である．人力ではデータ処理はエクセルに変換してから行うことになる．データが 1 kpts の場合，人力でもスムーズに処理できるが，100 kpts になると 100 倍以
上の時間がかかる．データ量は多くなっているので人力では実質データ処理は行えない．必要と思われるものを選択して処理する以外にない．取得したデータ全体の処理はデータ処理のアルゴリズムを決定しプログラム化して自動処理できるようにすることが必要である．今回の処理手順は以下のようにして行った．
① 各チャネルに記録される採用データは測定範囲を超えない最大値のチャネルのものを採用している．

② オフセットは最初の「全 pts×4/10 」（以下，除去調整区間）の平均値を全体から差し引く．
③ 積分処理をする．
④ 積分しても偏りが残るのでさらにオフセットの調整をする．
⑤ 零相電流が重畳しているので，重畳分を求めて差し引くことになる．以下の手順で行うことになる．
⑥ 50Hz 正弦波の振幅𝐴𝑚 は除去調整区間の最大と最小の１/2 とする．
⑦ 位相差は，一周期の交点位置を𝑃𝑖 とし，以下の式から求めることになる．
𝜔𝑡 + 𝜑 = sin−1 (𝑃𝑖 ⁄𝐴𝑚 )𝜑 = sin−1 (𝑃𝑖 ⁄𝐴𝑚 ) − 𝜔𝑡
(5)
解は二つになるので，測定積分波形と比較し選択することになる．
相殺する零相電流 𝐼0 は，次式になる．
𝐼0 = 𝐴𝑚 sin(𝜔𝑡 + 𝜑)(6)以上によりオフセットと零相電流分は除去できる．なお，オ
フセットには回路に起因するものではなく雷雲電荷変化による静電誘導電流が支配的であることに注意が必要である．
富士山測候所の山麓に繫がる接地線は，高圧ケーブル
内蔵の接地線だけではなく複数の接地線がある．これを高圧ケーブル内蔵の接地線のみにできれば零相電流は大きく抑制できるが富士山測候所建物の接地抵抗を無限にできないため，ゼロにはできない．
高圧電源使用時はどうしても零相電流が生じる．これを大幅に抑制するには高圧電源を使用しないことであるが，消費電力が多い夏期研究利用期間中に電源を止めることはできない．可能にするためには利用期間外に十分な容量のバッテリー電源により稼働することで零相電流の影響を受けない測定が可能になる．データ処理も楽になり，精度も高まると考えてよい．
自動データ処理体制が確立できなければ，処理できない
データが蓄積することになってしまう．解決する別の方法として，観測データとその処理方法を定めて公開し広く活用してもらう方法もある．
５-３ 山麓での接地線電流測定の実現
山麓側からの逆流電流はまだ不明な点があるが，将来落雷電流を山麓側でも観測できるようにすることで逆流電流のより正確な定量評価が可能になり，新たな知見・情報が得られるようになると考えている．７３号柱の架空線から埋設ケー
ブルへの立ち下げ部分にロゴウスキーコイル電流検出器を設けることで可能になる．基本的には測候所と同一の測定系を設ける必要がある．測定系を動作させる電源が無いので，風力発電や太陽光電池付きバッテリー電源で動作させる必要がある．測定系の省電力化を計り必要な電源容量を小さく済むようにすることも必要である．またボックスに収めるなど設置場所の天候に耐えられるようにすることも必要である．この観測は通年観測が可能である．
５-４ 観測現象の解明
今迄の測定により得られた現象の特徴の原因解明が必要で，以下のものがある．
（１）前兆現象の放電によるものと考えられる接地線検出電流パルス極性は同一であり線状放電路の進展は同じ方向になると推測される．これを裏付ける放電路帯電機構でなければならない．
（２）何故遠方駿河湾での落雷は正負に振れるのか，説明できる発生機構が必要である．
（３）ステップトリーダの進展に伴う静電誘導電流変化は雷雲
電荷の変化を示し，雷雲電荷の変化傾向は，見掛け上，測候所の誘導電荷量を小さくし正方向の電流増加を示していることになる．
（４）雷雲電荷は落雷により急激な変化を伴い，測候所と山麓を繋ぐ接地線にはパルス状の静電誘導電流が流れる．負極性雷の場合，これによる電流は山麓側（正方向）に流れることになる．その結果，積分電荷量は正のステップ状変化になる．山麓側の落雷により測候所に逆流してくる場合も同極性のため，いずれの現象かは電磁結合によるパルスの極性や位置により判定することになる．
６．おわりに2013 年の最初の測定から 6 年目になり洗練された雷現象観測装置になりつつある．まだ色々な問題点も明らかになっており，改善を図っていくことで雷現象解析に威力を発揮できるものになると考えている．
以下に以上の今迄の成果と今後についてまとめた．
（１）雷現象が接地線に電流を流すメカニズムを明らかにした．
（２）まだ問題点はあるが，雷現象を反映した安定な高感度測定が可能になっている．
（３）雷現象の解析に適したデッドタイム対策方法を提案した．
（４）観測データは多くなるため，マニュアル処理では所要時間は膨大になるため自動データ処理を導入し，省力化を計る必要がある．
（５）複数現象の測定が可能なため，雷現象の全体像が見えるようになり，それぞれの現象を反映した測定評価が可能になっている．測定を重ねることでより正確な雷現象の機構が明らかになるものと考えている．
（６）測定系の評価に必要な回路等定数の求め方について明らかにした．
雷現象により接地線に流れる電流の傾向が明らかになってきており観測の積み重ねによりメカニズムは明確になると考えている．そのためにもデッドタイムの無い測定方法，及び人力に頼らないデータ処理方法の導入が必要である．
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，関電工の小志戸前孝史，井上毅の各氏，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山頂班の岩崎洋班長，及び班員の方々，中山良夫 他同 NPO 事
務局員の各氏，測候所電気主任の大胡田智寿氏， 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，本研究は新技術振興渡辺記念会の受託研究費及び㈶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」の研究費が用いられている．記して感謝申し
上げる．
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 26 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) 電気・電子機器の雷保護検討委員会（委員長横山茂） (2011-8 ). 電気・電子機器の雷保護，電気設備
学会.
10) 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.
11) 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.
12) 北川信一郎 (2001 年). 雷と雷雲の科学，森北出版.
13) 高橋劭 (2009 年), 雷の科学, 東京大学出版会.
14) 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). 富士山測候所のための落雷対策，電気学会 A 部門, Vol.132, No.11, 984-992.

富士山を利用した高所登山のためのアクティブラーニングの試み
笹子悠歩 1)，照内明良 1)，井出里香 2)，油井直子 3)，山本正嘉 4)1)

鹿屋体育大学大学院，2)東京都立大塚病院，
3)
東京慈恵会医科大学スポーツ・ウェルネスクリニック，4)鹿屋体育大学スポーツ生命科学系
１．緒言
海外の高山に出掛ける登山者にとって，事前の高所順
応は，より安全な登山を行うために重要な要素の一つである．日本で実施できる高所順応トレーニングおよび自身の順応レベルを評価する手法の一つとして，低酸素室が挙げられる．低酸素室は，山に登らなくても目標とする標高の酸
素濃度を容易に再現できるという利便性から，近年急速に普及している．
しかし低酸素室は実際の山とは異なり，低圧，低温，乾燥，日射，風といった環境条件や，登山特有の睡眠を含めた数日間に渡る低酸素暴露を再現することは難しい．またこれらの環境条件や睡眠などは，高山病の発症に影響を与える．そのため，事前の高所順応トレーニングおよびその評価は，低酸素室よりも実際の山において実施すること
が，最も理想的な形といえる．
日本にいながら低酸素負荷を掛けられる山として，我が国最高峰である富士山が挙げられる．富士山は日本の山の中でも群を抜いて高く，4,000m に近い標高がある．また五合目から山頂までの登山時間は，上りが約 6～7 時間，下りが約 3～4 時間と比較的長時間であることに加え，山小屋を活用すれば，睡眠を含めた数日間の低酸素トレーニン
グが可能である．つまり富士山は，海外の高山に出掛ける
登山者の高所順応トレーニングおよびその評価の場として，有用性が高いといえる．
富士山を活用したこのような取り組みは，一部の高所登山家などの間ですでに行われてきた．しかしそれらは登山者の経験を基に実施されており，その有用性や評価手法について，運動生理学等の知見を加味して詳細に検討した研究は少ない．そのため，これらの知見を得ることができ
れば，高所登山家のみならず，海外での高所登山を目指す一般の登山者にとっても，高山病を予防し，より安全な登山を行う上で有益な知見になると考えれる．
そこで本研究では，高所順応トレーニングおよび順応の評価の場としての富士山の有用性について，1 名の一般登山者を対象に事例的に検討することを目的とした．
２．方法
対象者は，ヨーロッパ最高峰であるエルブルース（5,642m）の登頂を目指す中高年女性 1 名（年齢：58 歳，登山歴：約 1 年）とした．
登山の日程は，登山前夜に富士宮口 5 合目に宿泊し，1
日目に 5 合目から山頂まで上り，山頂の気象観測所に 1 泊した後に下山をするという，前夜泊を含めた 2 泊 3 日の行程であった．
測定項目は著者らの先行研究 1,2）の知見に基づき，行動中（上りと下り）の心拍数，動脈血酸素飽和度，主観的運動
強度，急性高山病スコア，および睡眠中の心拍数と動脈血
酸素飽和度とした．また登山中には歩行速度や先行研究で報告されている登山における運動生理学やトレーニング
学等の知識 3），そして歩き方や低酸素環境下での呼吸法などについても教授しながら登山を行った．
３．結果および考察
図 1 は，上りおよび山頂での睡眠中の動脈血酸素飽和度を，対象者と同行した検者に分けて示したものである．な
お両者はどちらも富士登山の前に複数回，低酸素室にて
高所順応のためのトレーニングを行っている．
上りについては，休憩時の値は検者と同程度である一方，同じ速度で歩いているにも関わらず，行動中は検者よりも低値を示し，それは山頂付近でより顕著であった．また睡眠中については，同行した検者は 80%程度を推移している
一方で，対象者の女性は常時 70%以下であり，一時的に60%程度まで低下していた．
これらの結果から，①登山中の休憩時は意識的に呼吸をするため問題はないが，行動中も動脈血酸素飽和度を高くするような呼吸を意識すること，そして②高所順応のト
レーニングとして運動のみをするのではなく，仮眠や宿泊など睡眠を含めたトレーニングをすること，をアドバイスした．
富士登山後，本対象者はエルブルースに出発するまでの間，本研究で得られたデータを民間の低酸素室を有す
るトレーニングジムのトレーナーとも共有し，その後のトレーニングに生かしたことに加え，自身でもう一度富士登山に行くなど，高所順応トレーニングを積極的に行った．
その結果，本対象者はエルブルースの登頂に成功した
ことに加え，全行程において高山病の症状は皆無であり，睡眠時の動脈血酸素飽和度にも顕著な低下が見られなかったとのことであった．
また対象者からは，富士登山中に低酸素環境下での呼＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：笹子悠歩 (Yuho SASAGO) m187401@sky.nifs-k.ac.jp

吸法や歩き方などを学べたことは，実際に海外の山に登る際にも活用ができる有用な知見であったこと，そして事前に富士登山をしたことにより，高所登山に対する自信にも繋がったなどの内省報告が得られた．
４．結論
本研究は対象者 1 名の事例的な検討であるが，本研究結果から，①富士山は高所順応トレーニングの場としては
もちろん，その評価の場としても有用性が高いこと，そして，②これらの評価から対象者の高所における弱点を見出し，
それを低酸素室で補強するといった富士山と低酸素室の相互活用は，より安全に高所登山を実施するための有用なトレーニング方法である可能性，さらに③対象者自身が富士登山の結果を踏まえ，自主的にその後のトレーニングに取り組むといったアクティブラーニングを促す場としても活用可能であることが示唆された．
参考文献
1） 笹子悠歩，山本正嘉：富士登山時の生理的・物理的な負担度；登山経験の豊富な中高年者を対象として．
登山医学 30，105-113，2010．
2） 笹子悠歩，山本正嘉：登山経験の少ない高齢者における富士登山時の生理応答；運動時，安静時，睡眠時を対象として．登山医学 31，132-144，2011．
3） 山本正嘉：登山の運動生理学とトレーニング学．東京
新聞，東京，2016．

富士登山における体幹 2 点歩行動揺計による動的歩行バランスの評価
井出里香 1，油井直子 2, 笹子悠歩 3，照内明良 3，山本正嘉 4，
1. 東京都立大塚病院 耳鼻咽喉科， 2. 東京慈恵会医科大学スポーツ・ウェルネスクリニック,
3. 鹿屋体育大学大学院 4. 鹿屋体育大学スポーツ生命科学系
１．緒言
標高 2500m 以上は高所と定義され、急性高山病（Acute
Mountain Sickness：以下 AMS）が発症するといわれている. 標
高 3500ｍ以上は高高所と定義されており、AMS の発症率も高くなる. 富士山は標高 3776ｍで国内唯一の高高所であるが、世界文化遺産に登録されてから海外からの登山者も増加している. 富士山では 5 合目から AMS を発症する可能性があり、富士山での遭難の半数は AMS が占めている. 2018 年の警察
庁統計では山岳遭難者数は 3129 人で過去最高となり、40 歳
以上が 78.5％（2457 人）を占めている. 要因として道迷い
37.9％, 滑落 17.4％, 転倒 15.0％などがあげられる. 一方, 高
所順応の第一関門となる高度 4000m に近い標高を有する富士
山は AMS とそれに関連した病態の解明, 高所順応の評価と効率的なトレーニング法の開発, 登山による身体的影響を研究するには適した環境でもある 1）. 海外登山前に低酸素室を利用するケースも増えているが, 実際の登山に近い富士山の高所順応トレーニングを組み合わせることにより, 現地での効率的な高所順応が可能になり,登山期間の短縮や安全な登山にもつながる. 世界文化遺産である富士山に安全に登山して頂くためのサポートや安全な登山の普及に向けて富士山での研究
成果をフィードバックできれば幸いである. 前回の研究では立位時の静的バランス機能において高度（低圧低酸素）による変化は認められなかったが, 今回の研究では体幹 2 点歩行動揺計を用いて富士登山における歩行時の動的バランス機能を評価し，AMS との関連性について検討をおこなった．

図１．体幹 2 点歩行動揺計（MVP-WS2-S：マイクロストーン社)
上半身（脊椎）と下半身（仙骨）に加速度・角速度センサーを装着して, 歩行時の円滑度, 水平度, 左右対称性を評価する.

２．対象・方法
ヘルシンキ宣言に従い、本研究に同意を得た 31～58 歳の健常者４名（男性２名、女性２名）を対象とした．富士宮ルートより富士登山を行い，富士山 5 合目登り（2400ｍ）→富士山頂（3776m）到着時→富士山頂（3776m）翌日→富士山 5 合目下り
（2400ｍ）→新富士駅（7m）において体幹 2 点歩行動揺計（図１）を用いて歩行時の動的バランス機能を評価した．レイクルイー
ズスコア（Lake Louise Score：以下 LLS）を用いて AMS の診断、重症度を判定した（図２）. 同時にパルスオキシメーター（SAT2000）を用いてSpO2（経皮的動脈血酸素飽和度）% /pulse（脈拍数）ｂｐｍを測定した．

図２. レイクルイーズスコア（Lake Louise Score：LLS）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：井出里香 (Rika Ide) rika_ide@tmhp.jp

３．結果・考察
体幹 2 点歩行動揺計による動的歩行バランスと AMS との関連性について, 下記項目につき検討を行った.
１） 富士山 5 合目→富士山頂到着時の変化
登りでは 4 例とも富士山頂到着時の円滑度は増大し、動きはス
ムーズであった.山頂到着時に疲労・脱力があった症例も円滑度の低下は認めなかった.
２） 富士山頂→富士山 5 合目の変化
下りでは 4 例とも富士山 5 合目で円滑度は減少して、動的歩行
バランスが低下していた. これは下肢筋疲労の影響より重力による身体の落下に対して着地時の膝の制動により円滑度が低下したと考えられる.
３） 富士山頂における到着時と翌日の比較
富士山頂翌日は 4 例中 3 例で円滑度の低下を認めたが, AMSの頭痛との関連性は認めなかった.また富士山頂（庁舎）の階段では上りで 4 例中 3 例が円滑度の低下を認め,下りでは 4 例
とも円滑度が著名に低下していた. 特に前後動揺比が大きく,前のめりに歩行バランスを崩しやすい傾向が見られた.これは滑落や転倒の要因にもつながると推察された. 翌日には 3 例
で円滑度が低下して、前後の動揺比が増大していた.
４） 登山前と登山後の比較
円滑度は４例とも下山後に増悪しており, 下肢筋疲労などの影響が考えられた. 1 例は水平度, 左右対称性も増悪しており,両者には関連性があると考えられた.

LLS と SpO2 / pulse
・LLS では山頂到着後に疲労・脱力 2.5 が 1 例, 山頂滞在翌日に頭痛 1(軽度)が 2 例に認められたが、いずれも AMS の診断には至らなかった.
・SpO2 は 4 例とも 5 合目（起床時）93-95%であったが、山頂到着時 3 例は 80-85%,1 例のみ 77%であった.
・山頂到着時に LLS の疲労・脱力 2.5 の症例は SpO277%と低下していた.翌朝は疲労・脱力は軽快するも, SpO277%と不変であった.
・山頂滞在翌朝にLLS の頭痛1 が2 例あり、うち1 例は SpO267%と著明に低下していた.
・pulse は 4 例とも山頂到着時は 110-120bpm であったが、翌朝には 100bpm 以下になっていたが, SpO2 の改善はほとんど認められなかった.
４．結論
本研究では動的歩行バランスにおいても明らかな高所（低圧低酸素）の影響は認められなかったが, 登山の下りでは全例とも円滑度が著明に低下していた.特に前後の動揺が増大して前のめりに歩行バランスを崩しやすい傾向が見られた. 体幹２点歩行動揺計により円滑度の低下も滑落,
転倒の危険因子になりうると推察された.

５．おわりに
体平衡の制御メカニズムは迷路前庭系など入力レベル,中枢
体幹2 点歩行動揺計の円滑度は全例において下りで著明に 前庭系における統合・制御レベル,四肢・躯幹の骨格筋など出低下が認められ、滑落, 転倒の危険因子になりうると推察され 力レベルで各要素が関与している.さらに標高 5000m 以上ではる. また今回の測定で歩行パターンに２通りあることが示された。 低酸素血症による大脳皮質の前庭中枢への影響も加わる.動
１つは下りで上下の動揺は増大しているが, 円滑度の低下が 的歩行バランスは各レベルの要因が複合しているため、総合
小さいもので, 膝を曲げて着地して円滑度の低下を最小限に 的に評価する方が望ましい.体幹２点歩行動揺計は最終出力レしている歩行パターンである. もう 1 つは下りで上下の動揺は ベルとして評価でき,歩行パターンも個別にみることができるた
変わらないが、円滑度が大きく低下するもので、下りで膝を曲 め、転倒を防止して疲れにくい歩行を身に着けるためのツー
げずに着地をするため, 円滑度が低下するパターンである（図 ルとしても有用であると思われる.
３）. 円滑度が低いと滑って転倒する傾向があるため、後者は下りで転倒するリスクが大きくなると推測される.
参考文献
1) 井出里香（2016）. 富士山測候所を活用した登山医学分野の研究-富士山頂で睡眠時無呼吸症候群はどうなるのか？富士山頂でのふらつきの要因は？ ヤマケイ登山総合研究所編, 211-216. 登山白書 2016. 山と渓谷社.

図３．円滑度が低下して、転倒リスクが大きくなる歩行パターン

宇宙線ミュオンによる富士山透視の試み〇居島薫

1，永嶺謙忠 1,2，藤牧拓郎 1，鳥養映子 1，鈴木秀典 1，鈴木美季 1，小林拓 1，白木一郎 1，堀裕和 1，後藤聡 1
1 山梨大学，2 高エネルギー加速器研究機構

１． はじめに富士山太郎坊に観測用コンテナを設置し宇宙線ミュ

鉄散乱体

検出器

検出器

オグラフィを開始してから約 1 年半が経過した．昨年度の成果報告会では，検出器の方向や観測範囲（倍率）などを調整し，バックグランドノイズ低減のために鉄散乱体を挿入したことを報告した．今年度はさらなるバックグ
ランドノイズ低減対策を実施した．

図１ 鉄散乱体を設置した観測コンテナの内部

山体の内部探索を宇宙線ミュオンの透過強度減衰法
で観測する試みに於いて，山体透過距離が 1km を越え

ミュオン

る測定が正しく出来た例は無い．富士山の山頂から標高が 500m 下るだけで直径が 2km を超える．極わずかに透過して飛来するミュオンを統計処理するため，単に長電子線

時間を要するだけでなく，バックグランドノイズの量が真のミュオンの量を上回ることが判明した．これを除去する
ことにより，富士山体内部構造に起因するミュオン透過
強度の極わずかな差を検出することが出来る．以下の対鉄散乱体

位置敏感検出器

図２ 電子線除去の概略図策を実施した．

２． 高エネルギー電子線などの除去（1 月，7 月）
観測装置内のミュオン経路内に鉄板（合計厚さ 10cm

Confidential

Confidential(a) 鉄散乱体なし(b) 鉄散乱体×２体

x2 相当，重量 1.3t）を設置した（図１）．主なバックグランドの正体は，高エネルギー電子線・ガンマ線などである
ことが知られている．図２に電子線除去の概略図を示す．
設置した鉄板をミュオンはそのまま透過するが，ミュオン
以外の高エネルギー粒子は，前方に多荷電粒子線のシ
ャワーを発生する確率が高い．測定回路のロジックは，多点同時検出を区別するように設計されているため，ミュオン以外のシグナルを除外できる．図３に鉄散乱体を設置したことによる効果を示す．楕円で示された部分では，山体の厚さが 2km を超えており，本来は宇宙線ミュオンが透過する確率が僅少の領域であるため，黒くなるはずである．図１(b)よりバックグランドノイズが軽減できたことが確認できるが，さらにバックグランドノイズを軽減す(c) 透過強度
鉄散乱体なし(d) 透過強度
鉄散乱体×２体

図３ 鉄散乱体によるバックグランドノイズ除去
効果：測定器でのミュオン強度（z 軸）の水平方
向（x 軸）の依存性を富士山方向の高さで色分けして示す．

ることにより，山肌などの薄い部分の鮮明化が期待でき
る．

ミュオン
観測装置

３． ミュオンなどの飛来方向の検出

図４に示すように，上方に散乱したミュオンが散乱ミュオン存在するとバックグランドノイズを形成する．これまでは，常識的にミュオンは必ず下方を向いて飛来するとしていたが，山体や空気を透過したミ

図４ 富士山透過ミュオンの中で散乱ミュオンによュオンが上方に散乱したものを，空からきたミュるバックグランドノイズ

オンと取り違える事である（図５）．山肌に張り付

2.4m, 8ns

くような対象物に近接した位置で観測する富士山
固有の問題点で，これまでに報告例がない．ホドスコープを構成する 2 枚の位置敏感カウンター間

ミュオン

を通過する際の，信号の時間差より，これらの問
題を処理出来るはずである．
ミュオン検出器からの信号は，計測回路（FPGA）でタイミング処理している．２面の位置
敏感検出器がある時間幅Δt 以内に信号を発生する場合を計数（同時計数）する．２面の位置敏感

位置敏感検出器

位置敏感検出器

図５ ２面の位置敏感検出器による方向決定

検出器の間隔は 2.4m に設定しているため，ほぼ光速で飛来するミュオンを検出すると，面間で8ns 程度時間差を生ずる．これを時間分解することで飛来方向を特定できる．10 月から 1 月にかけて
FPGA の改良と，劣化した検出器の改修を実施して，現在は新しい実験体系で観測しながら信号強度の調整作業をしている．

謝辞
観測装置の設置場所を提供していただいている NPO
法人富士山測候所を活用する会，ならびにイグラ様，装置重量物の搬入にあたり，有益なご助言とご助力を頂きました三浦和彦先生，大河内宏先生，事務局の皆様に，感謝申し上げます．

５．まとめと今後の展望
2019 年度はバックグランドノイズの軽減対策に終始した．前半に実施した鉄散乱体の設置により透視画像の鮮明化に成功した．10 月から 1 月にかけて実施した
FPGA の改良により，バックグランドノイズを形成する粒子線の起源を特定出来，ノイズを狙い撃ちして除去できると考えられる．この結果は，統計データの蓄積とともに数カ月で得られる予定である．山体内部の密度長の違いの可視化を目指したい．

富士山頂における PM1 中無機元素の昼夜別変動〇米持真一 1，堀井勇一 1，畠山史郎 2，崎山浩太 3，大河内博 3，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 濃度は緩やかに低下傾向が見られており，
特に関東地方では高濃度現象も減少している．中国国内の
PM2.5 濃度にも改善が見られているが，大陸から自由対流圏を輸送される人為起源粒子の評価手法を検討することは重要と考えられる．
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とに大別され, PM2.5 には粗大粒子の一部が含まれる(図 1)． PM1 を調べれば, 人為起源粒子に特化した評価が可能と考え, 2005 年から，埼玉県環境科学国際センター(埼玉県加須) にて PM1 と PM2.5 の通年測定を継続している．富士山頂では 2018 年に PM1 の 24 時間採取を行い，人為起源
粒子の濃縮係数が PM2.5 よりも大きいことが分かった 1)．また，
2017 年に実施したPM2.5 の昼夜別採取で，夜間の試料でよりクリアに長距離輸送された粒子が確認できたことから
2019 年は PM1
図 1 大気粒子の粒径分布と PM1の昼夜別採取を試みた．
２．調査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 (SCC) に換えてPM1 を採取した. 期間は 2018 年 7 月 25 日～8 月 16 日の23 日間とし，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った．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 を水溶性無機
イオン(IC 法), 残りを無機元素(マイクロウェーブ酸分解－
ICP/MS 法) の分析に使用した．また，埼玉県加須では，
PM714 を用いて PM1 の 1 時間濃度を測定しており，この測定値も活用した．
３．結果と考察
図 2 に富士山頂の PM1 濃度の変化を示した．また，参考に埼玉県加須の PM1 と PM2.5 濃度の昼夜別 12 時間平均値の推移を示した．PM1 濃度は 2.7 ± 2.2 µg/m3 であり、日中
3.2 µg/m3，夜間 2.3 µg/m3 で，日中の方が濃度は高くなっていた．なお 2017 年に行った PM2.5 の昼夜別採取では，日中と夜間には大きな差は見られなかった．なお，加須では 7 月

図 2 富士山頂と埼玉県加須の昼夜別 PM1 濃度

図 3 富士山頂の PM1 中 Al 濃度及び元素比
28 日から 8 月 2 日にかけて日中の PM2.5 濃度が 20 µg/m3 を超える日が続いた．これまで，Al を富士山表土，As／V を
長距離輸送の指標として用いてきたことから，これらの変化を図 3 に示した．
Al は PM2.5 と同様に日中に上昇し夜間に低下する日内変動が見られ，PM2.5 のうち PM2.5-1 に分布すると考えられ
る自然起源粒子の影響は PM1 でも現れている可能性があった．As／V は 7 月 28 日～30 日にやや上昇し 0.61～0.94
で推移，8 月 3 日夜間は 2.5 で明瞭な増加が見られた．7
月下旬は 7 月 27 日に日本列島に上陸した台風 6 号の影響が考えられる. 一方，8 月 3 日夜間は後方流跡線で大陸方面から気塊の輸送が示唆された. なお，これ以外の期間
は As／V の上昇は見られなかった.
４．おわりに2015 年～2017 年は PM2.5，2018 年からは PM1 の採取を行い，無機元素に着目した分析，解析を試みてきた. 中国
では PM2.5 対策が進んでいるが，富士山頂の微小粒子に含まれる石炭燃焼に由来する元素に着目することで，対策効果の評価が可能と考えられる．なお，本観測は埼玉県大気環境課 PM2.5 対策事業費により実施された．
参考文献
1) 米持ほか(2019). 富士山頂で連続採取した PM1 による人
為起源粒子の評価，第 12 回成果報告会講演予稿集，11.

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：米持真一 (Shinichi YONEMOCHI) yonemochi.shinichi@pref.saitama.lg.jp

富士山体を利用したスカイラジオメータによるエアロゾルの鉛直分布観測
桃井裕広 1，新沼拓 2，青木一真 3，森樹大 2，鴨川仁 4，大河内博 5，入江仁士 1，三浦和彦 2，中島映至 6
1.千葉大学， 2.東京理科大学， 3.富山大学， 4.静岡県立大学， 5.早稲田大学， 6.宇宙開発研究機構

２．観測
静岡県御殿場市に位置する富士山麓太郎坊（35.33N,
138.80E, 1290 m a.s.l.）においてスカイラジオメータ（POM-02,
Prede Co., Ltd.）による放射観測を 2014 年 7 月から 2019 年 8月に行った．富士山麓は御殿場の市街地から離れており
局地的な汚染を受けにくい．また，富士山麓ではスカイラ
ジオメータによる放射観測に加えて，光散乱式粒子計数器（OPC, KC01E, RION Co., Ltd.）によりその場のエアロゾル粒
径分布を測定した．エアロゾルの吸湿成長による粒径分布のシフトを避けるために拡散ドライヤーを用いて相対湿度
を 35%以下に保持した．また，2019 年は夏季（7 月 25 日から 8 月 22 日）に限り富士山頂（35.21N, 138.43E, 3776 ma.s.l.）でも OPC とスカイラジオメータによる観測を実施した．
スカイラジオメータの観測は，340, 380, 400, 500, 675, 870,
1020 nm の波長について太陽直達光照度（DSI, F）および天空輝度（DR, L）分布を測定している．地球に散乱体がない場合の直達光照度（CC, F0）を決定し，エアロゾル以外の空気分子による Rayleigh 散乱，オゾンなどの吸収体による光吸収（τRayleigh, τOzone）を差し引くことで，DSI からエアロゾルの光学的厚さ(AOT, τ)；τ = ln( F / F0 ) / m0 – τRayleigh – τOzone(1)を求めた．また，AOT の波長依存性；ln( τ ) = – α × ln( λ ) + β(2)からオングストローム指数（AE, α）を算出した．AE は 1 を指標にして値が大きいほど微小粒子が卓越し，小さいほど粗大粒子が卓越することを表している．

-8.1
-8.15
ln(F0)

１．はじめにエアロゾルには太陽光を直接散乱・吸収する直接効
果と雲凝結核として放射特性を変化させる間接効果があり，地球の放射バランスに影響を与えている．しかしこ
れらの影響力は不確実性が大きく，化学組成や生成過程が多様であること，時間および空間依存性が大きいことなどに起因している（IPCC 2013, e.g. 直接効果の放射
強制力： -0.23 ± 0.5 W/m2）．空間依存性を調べるためには多地点での観測が必要であり，富士山麓でもスカイラジオメータを用いた観測が行われた 1-5)．富士山は山頂が自由対流圏に位置しており，山麓と山頂（夏季のみ）の両地点でその場観測が行われている．本研究では，従来の両地点におけるその場観測に加えて，夏季に富士山頂および山麓でリモートセンシング装置による同時観測を実施した．

-8.2

-8.25
-8.3

J

F M A M J J A S O N D
DAY (2019)
IL XIL SL

図 1：PS2501401 の 500 nm の F0 の季節変化．
2 月～6 月：東京神楽坂，7 月～8 月：富士山頂．
一方，DR を用いて逆問題を解くことで，エアロゾルの複素屈折率（CR）とエアロゾルの粒径分布（VSD）を決定した．
本研究ではDSIの解析にはDSRAD6)を，DRを用いた逆問
題の解析には SKYRAD.pack シリーズ 7)を用いた．
３．結果・考察
本研究は富士山麓・山頂におけるリモートセンシング観測を実施することで富士山体のエアロゾルの鉛直分布を観測することを試みた．そのため，はじめに富士山頂での装置のキャリブレーションを実施して CC を決定した（３．１節）．
次に，富士山頂における DSI による解析，DR を用いた逆問題の解析を実施した（３．２節）．最後に富士山麓および富士山頂における鉛直分布観測を解析した（３．３節）．
３．１．富士山頂における F0 の決定
通常、太陽を光源とした分光放射計は式 1 を用いて，AOT が小さく，一定であるような状況下でキャリブレーションが行われる（標準ラングレー法，SL 法）．スカイラジオメー
タは DSI・DR 比（NR, R）；
R=L/F/m(3)を用いることでセンサー感度に依存せず，大気の物理量のみで決まる値に規格化することができる 7)．また，太陽近傍の NR は VSD の情報が支配的であるため，VSD について
逆問題の解析をすることでエアロゾルの光学特性が変化するような大気下でも装置のキャリブレーションを行うことができる改良ラングレー法（IL 法）やクロス改良ラングレー法（XIL 法）が開発されている 7-8)．
図 1 は SL 法，IL 法および XIL 法を用いて月ごとに決定＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：桃井裕広 (Masahiro MOMOI) m-momoi@chiba-u.jp

した 500 nm の CC の値を示す．IL 法および XIL 法によってCCを計算するにあたり，VSDの推定にはSKYRAD.pack
Version 4.2 （V42） 7)を用いた．富士山頂では 7 月と 8 月のデータを用いて検定した．富士山頂で使用した装置（S/N
PS2501401）は 2019 年 2 月から 6 月まで東京神楽坂（35.70N, 139.74E）で大気観測を行っていた．東京神楽坂
における CC の季節変動は受光部の温度特性などによるものであると考えられる．また，IL 法によって決まる CC は XIL
法によって決まる CCよりも値が小さくなった．これはIL法における統計的な手法の誤りによるものであると考えられる 8)．
2019 年 6 月の CC と 7，8 月の CC は顕著に異なっており，
2019 年 6 月の CC の方が小さい．これは，装置の運搬による光学系の変化や，設置環境（周辺気温や気圧）の違いが原因として考えられる．そのため，スカイラジオメータを用いた観測は装置のその場校正が必要であることを示唆しており，自己校正手法の重要性を裏付けるものである．富士山
頂では，大気が安定していた日に DSI を用いて SL 法による検定を実施した．それぞれの手法で決定した CC は SL
法では ln( F0 ) = -8.201 ± 0.027，IL 法では ln( F0 ) = -8.200 ±0.020，XIL 法では ln( F0 ) = -8.200 ± 0.021 であり，どの手法においても近い値が得られた．これにより，自己校正法である IL法と XIL 法の精度が高いことが富士山頂においても確認された．
３．２．富士山頂の光学特性の観測
３．１節で XIL 法によって決定した CC を用いて DSI から
500 nm における AOT を算出した 10)．次に，NR から富士山頂における CR と VSD の解析を試みた． SKYRAD.pack シ
リーズは放射伝達モデルに平行平板大気モデルを用いているため，m0 < 3 のデータを用いた．V42 による逆問題の解析を行い，NR と DSI の再現度を表す平均平方二乗誤差率（RMSPE）を用いて解析精度を評価した（図 2）．太陽近傍の NR のみを用いた VSD のみの逆問題の解析（L0 解析）では，RMSPE は 0.056 ± 0.028 であったが，全散乱角のNR と DSI を用いた CR と VSD の逆問題の解析（L1 解析）
0.4

Fraction

0.3

0.2
0.1
0
1

3

L0 (V42)

5

7

9
11 13
RMSPE (×10-2)

L1 (V42)

L1 (V5)

15

17

19

L1 (V6)

図 2：富士山頂の観測データについて SKYRAD.packで解析したときの RMSPE.

では，RMSPE が 0.152 ± 0.027 と NR の再現度が悪くなった．
また，SKYRAD.pack Version 5 （V5）9)でも L1 解析では
RMSPE は 0.142 ± 0.030 であった．これは，V42 と V5 の L1
解析は CC と DSI から得られる AOT について最適化を行
い，AOT が低い大気において誤差の扱いが不十分であったことが原因であると考えた．そこで，CC の決定誤差を考慮した逆問題の解析手法 SKYRAD.pack Version 6 beta 版（V6）を開発して解析したところ，L1 解析において RMSPE
は 0.066 ± 0.042 となり大幅に改善した．
３．３．富士山体を用いた鉛直分布観測
富士山麓および山頂における同時観測を実施した（新沼ら 10)参照）．
４．まとめ
本研究では高高度に存在するエアロゾルの光学特性への理解を深めるために，富士山頂においてスカイラジオメータによる観測に挑戦した．まず，装置のその場校正を実施して標準的な方法（SL 法）とスカイラジオメータ独自の方法（IL 法，XIL 法）とを比較することで IL，XIL 法の有用性を確認した．次に，富士山頂でのエアロゾルの光学特性を解析し，従来の解析手法（V42，V5）では富士山頂の大気状態を再現できないことがわかった．また，観測誤差の扱いを変更した V6 では再現率が向上し，エアロゾルの少ない富士山頂でのエアロゾルの光学特性の解析を可能にした．今後 V6 を用いて富士山頂におけるエアロゾルの光学特性を調べる．
謝辞
本研究の一部は認定 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．また, 本研究の一部は認定 NPO 法人「富士山測候所を活用する会」の学生
公募（S02，2019 年度）の助成を受けて行われた．
参考文献
1) 中原ら (2014). 第 7 回成果報告会講演予稿集, 36-37.
2) 中原ら (2015). 第 8 回成果報告会講演予稿集, 35-36.
3) 橋口ら (2016). 第 9 回成果報告会講演予稿集, 50-51.
4) 桃井ら (2017). 第 10 回成果報告会講演予稿集, 51-52.
5) 桃井ら (2018). 第 11 回成果報告会講演予稿集, 50-51.
6) Momoi et al. (2019). AMTD, in review.
7) Nakajima et al. (1996). Appl. Opt., 35, 2672-2686.
8) Nakajima et al. (2020). AMTD, to be submitted.
9) Hashimoto et al. (2012). AMT, 5, 2723-2737.
10) 新沼ら (2020). 第 13 回成果報告会講演予稿集.

富士山頂における日中と夜間に発生する新粒子生成イベントの長期観測
五十嵐博己 1，森樹大 1，三浦和彦 1，矢吹正教 2，岩本洋子 3，和田龍一 4，加藤俊吾 5，大河内博 6，鴨川仁 7，永野勝裕 8
1.理科大理， 2.京都大， 3.広島大， 4.帝京科学大， 5.首都大， 6.早稲田大， 7.静岡県立大， 8.理科大理工
1． はじめに

2． 方法

大気中では，前駆ガスが化学反応することにより核生成

2006 年から 2019 年までの夏季 (7～8 月，2007 年のみを起こし，それに引き続き凝結成長することで微小粒子

7～9 月) に，富士山特別地域気象観測所 (35.360°N，(粒径：数十 nm 以下) が生成される．その過程を新粒子生

138.727°E， 3776 m a.s.l.) においてエアロゾル個数粒径分

成 (New Particle Formation; NPF) という．大気中の核生成布測定装置（①DMA3085＋CPC3022，②SMPS 3034，③が始まる粒径は 1.5 nm（±0.4 nm）と推定 1)されており，25 nm

DMA3081＋CPC3775; TSI）を用い，大気観測を行った．解までの範囲に主に影響を与える．そのため，太陽光を強く

析には，拡散ドライヤーにより相対湿度 30%以下に乾燥さ散乱し，気候に影響を及ぼす（直接効果）．さらに，生成させた粒径①4.70～148.6 nm，②10.4～469.8 nm，③14.9～れた粒子の一部が雲凝結核としての能力を持ち，雲粒の626.4 nm のエアロゾル個数粒径分布を連続測定したデー

大きさや雲粒数を変化させ，雲の放射特性をも変化させる

タを用いた．

（間接効果）．以上のことから，NPF は地球の放射収支を推算する上で，重要なプロセスである．

本研究では，NPF による影響を定量的に調べるため，粒径 25 nm 以下（核生成モード）の粒子数濃度が 1 時間以上

これまでの先行研究では，NPF は日中で多く観測され，NPF の生成メカニズムは光化学反応によるものが多いと考えられてきた．しかし実際には，夜間にも発生している例も2)増加し成長を伴う現象を NPF イベント (以下，イベント) と定義した (図 1)．
また，NPF により発生した粒子の成長のしやすさを調べ報告されている ．そこで，観測例が少ない夜間イベントのるために成長速度（Growth Rate；GR）を算出した．GR はイ

メカニズムを明らかにすることは重要である．

ベント時の 10～25 nm 内にあるモード径に対し回帰直線を

日中・夜間共に蒸気圧の低い硫酸（H2SO4）が NPF の一引くことで算出し，決定係数が 0.6 以上のものを有効な値と般的な核種であると考えられている 3)．しかし，日中は光化して用いた．富士山頂に到達した気塊の由来を調べるた

学反応により OH ラジカルが生成されるが，夜間は日射がめに，NOAA HYSPLIT 4 model (https://ready.arl.noaa.gov/

ないため，揮発性有機化合物（VOCs）のオゾン（O3）酸化HYSPLIT.php) を用いて，後方流跡線解析を行った．

4)反応などで二次的に生成される OH ラジカル などが粒子化に影響を与えることも報告されている．しかし，このように新粒子生成や成長のメカニズムはローカルな影響が強く，複雑で十分に理解されていないのが現状である．
富士山頂では，世界でも数少ない自由対流圏の大気を定点観測出来る他，東アジア域からの前駆ガスとなりうる越境大気を観測出来ることや谷風による大気境界層の空気塊による影響を捉えることも出来るといった利点をもつ．
そこで本研究ではこの利点を活かし，2006 年から 2019
年にわたる長期的な観測を行った．その結果から，自由対
流圏内におけるエアロゾル数濃度の変化や NPF の経年及図 1 個数粒径分布と NPF イベント (四角で囲った範囲)

び日変化を調べると共に，日中と夜間に発生する NPF イ

上図 はモード径 (同時刻における最大数濃度の粒径)

ベントの発生要因について，統計的な解析を基に考察を

を示す．

行った．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：五十嵐博己（Hiroki IGARASHI）1214008@alumni.tus.ac.jp

表 1 2006～2019 年におけるイベント観測頻度

3． 結果と考察
2006 年から 2019 年までのエアロゾル数濃度変化を図 2

日中：5～19 時，夜間：19～翌 5 時に示す．ここでは，装置による器差および流量補正を行っ

赤文字は各観測年における高い割合のイベントを示す．

た同粒径範囲（14.9～148.6 nm）での数濃度を示す．図 2の結果より，2006 年から 2019 年まで富士山頂で観測されるエアロゾル数濃度が年々減少していることが分かった．
2006 年から 2019 年で 27.9%減少した．これは，国内の二酸化硫黄（SO2）や VOCs などの大気ガス及び浮遊粒子状物質（SPM）や微小粒子状物質（PM2.5）といった粒子まで
環境基準による排出規制が行われてきたことが要因の一5)つに考えられる ．また，富士山頂では東アジア域からの越境大気が観測されることもあり，特にエアロゾルの排出Year

Sample days

2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
Total

45
39
38
40
39
41
35
35
34
32
39
40
41
43
541

Daytime events
Nighttime events
Total events
Times
Times Fraction [%] Times Fraction [%]

11
20
12
28
23
28
25
22
8
21
27
20
25
21
291

8
5
3
8
9
14
7
6
4

8
21

19
22
11
145

72.7
25.0
25.0
28.6
39.1
50.0
28.0
27.3
50.0
38.1
77.8
95.0
88.0
52.4
49.8

3
15
9
20
14
14
18
16
4
13

6
1
3
10
146

27.3
75.0
75.0
71.4
60.9
50.0
72.0
72.7
50.0
61.9
22.2
5.0
12.0
47.6
50.2

量の多い中国においても SO2 や PM2.5 などの排出量が減ってきていることも影響しているのではないかと考えられる

表 1 に 2006 年から 2019 年までの観測日数とイベント数を示す．富士山頂における日の出・日の入時刻より日中イ6), 7)．

ベント (5～19 時) と夜間イベント (19～翌 5 時) に分け，
日中・夜間別の回数・割合も示す．この結果より，2011・
2014・2019 年を除いた 2007 年から 2015 年では夜間イベン
トが 60%以上みられ，2006・2016～2018 年では日中イベン
トが 70%以上あることが分かった．ここから，年々日中イベ
ントの割合が高くなっていることが確認された．
次に，年毎に違いが現れる日中・夜間イベントに着目し
図 2 2006～2019 年の総粒子数濃度の経年変化（箱ひげ）
及びモード（核生成，エイトケン，蓄積）平均値の経年変化
粒径範囲は総粒子（14.9～148.6 nm），核生成モード（14.9～24.6 nm），エイトケンモード（26.4～96.5 nm），蓄積モード（103.7～148.6 nm）とした．

考察する．日中と夜間のイベントの特徴を見るために，イベント観測開始時刻の頻度を図 3 に示す．図 3 から，日中イ
ベントは 8 時，12～13 時と 2 つ，夜間イベントは 20 時に 1
つのピークを持つことがわかった．このことから，NPF イベン
トに 3 つの主要なプロセスがあると考え，以下で考察する．

また，富士山頂の粒子数濃度分布には 3 つのモードが確認できる．粒径 25 nm 以下の核生成モード，25～100
nm のエイトケンモード，100 nm 以上の蓄積モードの三つである 8)．この三つのモードの中で核生成モードの減少率が最も大きく，2006 年から 2019 年にかけて
17.8%の粒子数濃度が減少した（図 2）．このモードは，NPF による影響が大きいため，NPF の発生頻度の減少
または，NPF により生成される粒子数濃度の減少による

図 3 2006～2019 年に観測されたイベントの観測開始時刻

影響を受けた可能性がある．そこで，各観測年における日中・夜間問わず成長時間が 2 時間以上のイベントが 8

NPF イベントの発生頻度及び特徴に関して考察を行っ割を占めていた．この結果から，NPF が発生した場所が広た．

域かつ継続的に起きていることが示唆された．また，NPF

によって生成された粒子が輸送過程中に雲凝結核（80 nmなかったときと比べて高濃度であることが分かった．このこ～）まで成長する様子も観測され，富士山頂付近におけるとから，富士山頂における夜間イベントは大気中の VOCs

雲の放射特性も変える可能性があることもわかった．

濃度が高い時に発生することが示唆された．また，後方流

イベント時の粒子の成長速度（GR）を算出することで NPF

跡線を用いて高濃度の VOCs が観測された時の由来を確によって生成された微粒子の成長度合いを調べた．GR を認したところ，多くが中部山岳域上空を通っていることが確算出した結果，40 回のイベントで有効な値が得られた．GR認された．これより，日没前に中部山岳域で発生した谷風は 1.7～9.9 nm/h となり，夜間 (3.9±1.2 nm/h) よりも日中により富士山頂高度まで持ち上げられた VOCs を多く含む(5.9±2.3 nm/h) の方が約 1.5 倍大きいことがわかった．この空気塊が富士山頂まで輸送される過程の中で NPFが発生

結果より，日中に発生した粒子の方が成長しやすいことがしたと考えられる．しかし，中部山岳域を通過しない空気塊確認された．これは，日射があることで成長に必要な前駆でもイベントが観測されているため，発生要因の一つとしてガスの発生や光化学反応の際の反応速度を上昇させるな考えられることにとどまることに注意が必要である．

どの成長しやすい環境が出来ていたことが示唆された．また，日中・夜間別に GR の頻度分布を見ると，日中には 2
つ，夜間には 1 つのピークが確認できた．このことから，日中には 2 つ，夜間には 1 つの主な成長過程があることが示唆された．
以下に，日中・夜間イベントの発生要因を詳しく調べた
結果を記述する．日中イベントは主に光化学反応により
NPF が発生すると考えられるため，SO2 が OH ラジカルと反応することで発生する H2SO4 とイベントの関係を調べた．

図 5 夜間イベント有無別 VOCs（＝AVOCs＋BVOCs）濃度

SO2 及び全天日射量を観測した 2018 年 7 月 27 日～8 月

また，近年富士山頂での夜間イベントの観測割合が減

22 日の日中の硫酸濃度の推定を行った 9)．その結果，イベ少していることに関して，富士山頂において夜間観測されントの発生前に高濃度の硫酸濃度が観測された．このことたイソプレン濃度の増加と夜間イベントの発生頻度の減少から，硫酸濃度が高いときに NPF が発生することが示唆さが似ていることが確認できた．このことから，近年夜間イベれた．また，硫酸濃度が上昇する要因の一つに浅間山

ントの発生頻度が減少している要因の一つとして，大気中（2017 年 7 月 20 日）などの活火山からの噴煙の輸送が考のイソプレン濃度の上昇が考えられる．イソプレンが増加

えられる．

する要因として，植生の変化や気温上昇などがあげられる．
その他の富士山頂での NPF イベントの発生要因として，
大気境界層及び自由対流圏の間にある混合層の上下動10)が考えられ，発生要因は複雑であることが報告されている．本研究では，日中での発生要因は高濃度の硫酸，夜
図 4 日中イベント時（2018 年 8 月 2 日）の粒径分布間の発生要因は高濃度の VOCs であることがわかった．こ及び硫酸濃度変化

れまでの長期観測から，富士山頂における NPF イベントの

夜間イベント発生時には SO2 濃度が低かったため，SO2

発生要因が特定されつつあり，自由対流圏におけるエアロ以外の要因で NPF が発生した可能性があることが示唆さ

ゾルの放射特性の理解に貢献できるかもしれない．

れた．そこで，H2SO4 が低濃度状態でも NPF が発生する条

4． まとめ件の一つとして，大気中の VOCs が高濃度であることが考2006～2019 年の夏季に富士山頂において大気観測をえられるため，イベント有無に分けて違いを調べた．その結行った．エアロゾル個数粒径分布の観測結果から，年々

果，夜間イベントが発生した時の方が，イベントが観測され粒子数濃度が減少している傾向が見られた．その中でも，

核生成モード（粒径 25 nm 以下）の減少率が一番大きく，

Suni, Markku Kulmala, Heikki Junninen, Teresa L.

17.8%減少していた．そこから，富士山頂における NPF の

Campos, David C. Rogers, Jorgen Jensen (2008).

発生頻度の減少や NPF により発生する粒子数濃度の減少

Observations of nighttime new particle formation in theが考えられた．その理由として，近年日本や東アジア圏で

troposphere. J. Geophys. Res., 113, D10210.

前駆ガスとなる人為起源ガスや微小粒子の排出量の規制

3)

Nucleationand Growth of Nanoparticles in the Atmosphere.

が行われてきたことが要因の一つに挙げられる．
富士山頂で観測された NPF イベントは，全観測期間 541
日中 291 回観測された．その中でも日中イベントは 49.8%

R. Zhang, A. Khalizov, L. Wang, M. Hu, W. Xu (2012).
Chem. Rev., 112(3), 1957-2011.

4)

S. E. Paulson, A. D. Sen, P. Liu, J. D. Fenske, M. J. Fox(145 回) ，夜間イベントは 50.2% (146 回) だった．また，近(1997). Evidence for formation of OH radicals from the

年日中イベントが増加する傾向が見られた．イベントを発reaction of O3 with alkenes in the gas phase. Geophys. Res.

生時刻別に見ると，日中は 8 時・12～13 時，夜間は 20 時

Lett, 24(24), 3193-3196.

にイベント観測数のピークを持つことがわかり，主要な発生

5)

Shinji Wakamatsu, Tazuko Morikawa, Akiyoshi Ito (2013).

プロセスが 3 つあることが考えられる．成長時間別に見ると，

Air Pollution Trends in Japan between 1970 and 2012 and2 時間以上成長しているイベントが 8 割以上確認できた．

Impact of Urban Air Pollution Countermeasures. Asian

また，GR は 40 回のイベント中で算出でき，1.7～9.9 nm/h とJournal of Atmospheric Environment, 7 (4), 177-190.

なった．また，夜間より日中の GR の値が約 1.5 倍大きいこ6)

鵜野伊津志，王哲，弓本桂也，板橋秀一，長田和雄，とがわかり，日射があることによって成長が早まり，雲凝結

入江仁士，山本重一，早崎将光，菅田誠治(2017a)．

核になりやすいことが示唆された．

PM2.5 越境問題は終焉に向かっているのか？大気環

また，日中・夜間イベントの個別解析を行った結果，日中境学会誌，52 (6)，177-184．

イベントは硫酸濃度，夜間イベントは VOCs 濃度が高濃度

7)Can Li, Chris McLinden, Vitali Fioletov, Nickolay Krotkov,

時にイベントが発生しやすくなることが示唆された．また，Simon Carn, Joanna Joiner, David Streets, Hao He,

それらの増加要因として富士山及び中部山岳域で発生しXinrong Ren, Zhanqing Li & Russell R. Dickerson (2017).

た谷風の影響が一つの要因であると考えられる．また，夜India Is Overtaking China as the World’s Largest Emitter間の発生頻度が減った要因の一つに，VOCs を含む空気

of Anthropogenic Sulfur Dioxide. Scientific Reports, 7,

塊の中のイソプレン濃度が上昇したことによる影響が考え

14304.

られる．

8)

M. D. Maso, M. Kulmala, I. Riipinen, R. Wagner, T.
Hussein, P. P. Aalto, K. E. J. Lehtinen (2005). Formation

謝辞
本観測は NPO 法人「富士山測候所を活用する会」が富and growth of fresh atmospheric aerosols: eight years of

士山頂の測候所施設の一部を気象庁から借用管理運営

aerosol size distribution data from SMEAR II, Hyytiala,

している期間に行われました．本研究の一部は，科研費基Finland. Boreal Env. Res., 10, 323-336.

盤研究 C (24340017) の助成により行われました．
参考文献
1)

2)

9)

S. Mikkonen, S. Romakkaniemi, J. N. Smith, H. Korhonen,
T. Petäjä, C. Plass-Duelmer, M. Boy, P. H. McMurry, K. E.

M. Kulmala, T. Petäjä, T. Nieminen, M. Sipilä, H. E.

J. Lehtinen, J. Joutsensaari, A. Hamed, R. L. Mauldin III,

Manninen, K. Lehtipalo, M. D. Maso, P. P. Aalto, H.

W. Birmili, G. Spindler, F. Arnold, M. Kulmala, A.

Junninen, P. Paasonen, I. Riipinen, K. E. J. Lehtinen, A.

Laaksonen (2011). Atmos. Chem. Phys., 11, 11319-11334.

Laaksonen & V. M. Kerminen (2012). Measurement of the10) 片岡良太，桃井裕広，三浦和彦，岩本洋子，矢吹正

nucleation of atmospheric aerosol particles. Nature教，加藤俊吾，Indra Chandra，瀬戸章文(2017)． 富士

Protocols, 7, 1651-1667.

山頂における新粒子の生成と成長．第 10 回成果報告

Shan‐Hu Lee, Li‐Hao Young, David R. Benson, Tanja

会講演予稿集，45-46．

富士山山頂における花粉と花粉を宿主とした微生物の高度運搬の可能性
三木健司 1，磯部洋明 1，福間大起 1，伊藤梓 1，坂東日菜 1
1.京都大学， 2.京都市立芸術大学
１．はじめに接地層より上部に巻き上げられた花粉は長距離輸送などを引き起こすと考えられ, 花粉の大規模な飛散を理解する
ためには重要な研究対象である．
以上のことを踏まえ, 本研究グループは高所飛散をしている花粉の存在の有無, 花粉の種類や携帯の解析を目的とし, 富士山山頂において花粉採取を行った.
２．実験方法富士山測候所(3,776 m.a.sl.)と山裾の基地(1,290 m a.s.l.,
446 m a.s.l.)において, 2019 年 8 月 6 日午前 11 時から 8 月 7
日午前 7 時までの 20 時間にわたり花粉採取を行った．花粉のサンプルには山頂では Air-o-cell (EMLab P&K, Arizona,
アメリカ合衆国)を用いた(図1). 吸引速度は10 L min-1 とした.
山裾のサンプル地点については, Durham sampler を用いることで, 重力法により花粉をサンプリングした.
３．結果と今後の方針
昨年度の実験においては花粉の破片のみ採取できたが,今年度の実験において, 初の完全な花粉粒子のサンプルに成功した（図 2）. しかし, 昨年の実験に比べ, 捕集効率を向上しすぎたため, 反対に花粉の破片がサンプルの中に含まれているのかを判別するのは困難であった. また, 昨年度
は山裾においてイネ科花粉を採取したが, 今年度は頂上以外では花粉は採取されなかった. 今後は今年度と昨年度の結果の違いが生まれた理由を考察し, より安定したサンプリ
ングが出来るように実験モジュールを組む必要がある. また,
花粉粒子はサンプルすることに成功したが, 依然花粉の濃度が低すぎるため, サンプリング期間における富士山山頂
高度における正確な花粉の飛散濃度を推定することは難し
い.

図 1 Air-o-cell と実験セットアップ

雲がバイオエアロゾルを氷晶核とするとき, 無機物質を氷晶核とするときと比べ氷結温度が高いことが言われており 1),
接地層より上層の大気におけるバイオエアロゾルの存在は,
地球の気候システムに大きな影響を与えていると考えられている. また, 対流圏上部や成層圏下部におけるバイオエア
ロゾルの飛散動態を理解することは, 宇宙生物学的な目的としても重要な意味を持つ 2). さらに, 花粉を宿主とした微生物の存在が最近の研究により明らかになった 3). このことから,
高所における花粉の飛散を調べることで, 微生物の長距離
飛散の動態についても調べることが可能となる. 以上から,これらの研究課題に対して重要な知見を得るためにも, 今
後とも持続した観測が必要である.

図 2 2019 年度の観測においてサンプルされた花粉

５．謝辞
本実験は認定 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
している期間に行われました。また、認定 NPO 法人「富士山測候所を活用する会」から学生実験への資金支援をいた
だきました。
本実験はJSPS科研費18J12315の助成を受けたものです。

参考文献
1) 幸島司郎 (2010). 空をめぐる微生物. Earozoru Kenkyu,
25, 43-47
2) Smith, D.J., Ravichandar, J.D., Jain, S., Griffin, D.W., Yu, H.,
Tan, Q., Thissen, J., Lusby, T., Nicoll, P., Shedler, S., Martines,
P., Osorio, A., Lechniak, J., Choi, S., Sabino, K., Iverson, K.,
Chan, L., Jaing, C., McGrath, J. (2018).Airborne bacteria inEarth’s lower stratosphere resemble taxa detected in the＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：三木健司 (Kenji MIKI) kmikikyoto@gmail.com

3)

troposphere: Results from a new NASA aircraft bioaerosol
collector (ABC). Frontiers in Microbiology 14,
doi.org/10.3389/fmicb.2018.01742.
Oteros, J., Bartusel, E., Alessandrini, F., Nunez, A., Moreno,

D.A., Behrendt, H., Schmidt-Weber, C., Traidl-Hoffmann, C.,
Buters, J.. (2000). Artemisia pollen is the main vector for
airborne endotoxine. J. Allergy Clin. Immunol., 143, 3695377

2019 年富士山頂における大気中氷晶核および微生物組成の観測
村田浩太郎 1，大河内博 2，鴨川仁 1
1.静岡県立大学， 2.早稲田大学

Cumulative ice-nucleating particle-1
concentration (L )２．方法2019 年 7 月 14 日から 8 月 26 日にかけて，3 号庁舎外に滅菌済 0.2 µm 孔経ポリカーボネートフィルターを入れたフィルターホルダーを設置し，ポンプ吸引することで大気中浮遊粒子をろ過捕集した．採取流量は短期間採取（7-13時間）の場合は 10 L min-1，それ以上の長期間採取（10 日
以上）の場合は2 L min-1 に設定した．短期間採取の試料は11 個，長期間捕集の試料は 3 個得られた．
フィルターは 2 分割し，半分は氷晶核数の計測，半分は細菌の遺伝子解析に使用した．氷晶核の計測は NOAAの液滴凍結法（Creamean et al. 2018）にわずかな改良を加えて行った．15 mL 遠沈管に試料フィルターと超純水 3 mL を加え，4℃環境下で3時間振とうして粒子を水中に懸濁させた．懸濁液から約 2.5 µL の小水滴 100 個を冷却プレート上に作成し，-30℃付近まで冷却したときの水滴の凍結割合の変化から氷晶核数を算出した（Vali, 1971）．細菌の遺伝子解析は株式会社ファスマックに委託し，次世代シーケンス（Illumina Miseq）によって試料に含まれていた細菌 16S
rRNA遺伝子のv4領域の配列データを取得した．得られた
配列は微生物解析ツールである QIIME 2 を用いて細菌組成を推定した．

が増加した．富士山頂測候所では1972年〜1976年にかけて氷晶核（-20℃，水過飽和 2%）の観測がなされており，7
月と 8 月の平均氷晶核数は 0.1 L-1 程度と報告されている（田中，1987）．本研究における図の期間中の-20℃における平均氷晶核数濃度は 0.23 L-1 であり，桁として同程度であることを考えると，70 年代から平均値に大きな変化はないと考えられる．
細菌組成については，おもにプロテオバクテリア門が優占していた．この門は全てアルファプロテオバクテリア綱とガンマプロテオバクテリア綱で構成されていた（グラフには示していない）．これらのプロテオバクテリアと，それに次いで多いバクテロイデス門は海洋細菌群集で比較的高い割
合で検出されるため，海洋気塊の影響を比較的強く受けているのではないかと考えられる．一方で，期間後半からファーミキューテス門，放線菌門，アシドバクテリウム門の割合が増えていた．一般的に，これらの門，とくにアシドバクテリ
ウム門は土壌で高い割合で検出されることが多いので，期間後半は土壌を含む気塊の影響を受けていたのではないかと考えられる．終盤にかけて氷晶核数濃度が急増したことは土壌（鉱物）粒子が多く存在していたからではないかと考えられる．
また，生物由来氷晶核は熱で失活することが多いといわれているため，95℃で加熱処理を加えて再度氷晶核を計測したところ-25℃〜-7℃での氷晶核数が減少する現象が見られた．減少の温度や度合いは試料により異なり，熱処理でほとんど変化しない試料もあったが，富士山頂においても生物由来氷晶核が存在していることが示唆された．今後，さらに細菌組成との対応を解析する．

Relative abundance

１．はじめに雲粒のように空中に浮かんでいる微水滴は-38℃程度になるまで氷の粒（氷晶）にならず過冷却状態で存在する．このような条件下で氷の核となり凍結を誘発する固体エアロ
ゾル粒子を氷晶核という．大気中に存在する氷晶核の大部分は鉱物粒子であると言われており，最高-12℃付近で凍結を引き起こす．一方で，最も強力な氷晶核は細菌であり，最高-2℃で凍結を引き起こすことができる．強力な氷晶核であるほど過冷却雲の氷晶化や降水の形成に重要なはたらきをもつため，上空に浮遊する細菌等の生物由来氷晶核について正しい理解と評価が求められている．
本研究では，富士山の自由対流圏高度・雲存在における生物由来氷晶核の存在を検証するため，氷晶核数濃度と浮遊微生物組成との関連性を調査した．

1000
100
<30°C
<25°C
<20°C
<15°C
<10°C

10
1
0.1
0.01
0.001
0.00011.0

Phyla of bacteria
Proteobacteria
Actinobacteria
Armatimonadetes
Bacteroidetes
Firmicutes
Acidobacteria
Others

0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

３．結果と考察
7 月 14 日 11 時から 8 月 12 日 13 時までの中の富士山頂
における温度別の氷晶核数濃度と細菌組成とを右図に示す（残り期間は解析未完）．期間中は徐々に氷晶核数濃度が上昇し，最後には全ての測定温度範囲で急激に数濃度

7/15

7/20

7/25
7/30
Date (2019/7/13-8/13)

8/4

8/9

図：2019 年 7 月 14 日から 8 月 12 日にかけての温度別の氷晶核数濃度（上段）と細菌門組成（下段）．バーの幅は採取期間と対応しており，序盤と終盤は7 時間〜12 時間の短期間採取で，中盤は17 日と10 日の長期間採取を行った．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：村田浩太郎 (Kotaro MURATA) murata@u-shizuoka-ken.ac.jp

富士山頂の風はどこから吹いてくる？ ～１分ごとに風向を見る～〇皆巳 幸也 1,3，鴨川 仁 2,31.石川県立大， 2.静岡県立大， 3.ＮＰＯ法人 富士山測候所を活用する会
１．はじめにＮＰＯ法人富士山測候所を活用する会では，自主事業として富士山頂での気象観測を行っている．これは，気象庁
により観測されている気象要素が現在では気圧・気温・湿度・日照時間に限られている一方で，大気化学・物理や大気電気に関わる観測の現場としては降水量や風向・風速などのデータが不可欠なため，それらの観測を自らの手で行うものである．従って，本来の目的は研究者の各グループに提供することではあるが，その中で気象条件そのものについても知見を得るべく，今回は短い時間間隔で観測した風向について解析を行った．これにより，例えば山頂が自由対流圏に相当する環境にあるか，或いは山谷風は影響するのか，などについての情報が得られるものと期待される．
２．観測の概要
測器は Vaisala 社の複合気象センサ WXT533 で，３号庁舎の西面に張り付く形でアングルを組んだ足場状の工作物に支柱を取り付け，その上へセンサを突き出させた．本セン
サは風向・風速（超音波式）と降水量（雨滴の衝撃を電圧感知する方式）が観測できるものであり，風向は１分ごとの平均値，風速は１分ごとの平均値と最大値，降水量は１分ごとの積算値をロガーに記録したのち逐次ダウンロードした．
観測期間は 2019 年7 月10 日13:00～8 月21 日10:00 で，１分ごとのレベルで欠測は 1 回のみであった．また，要注意
データとして風速の平均値と最大値が同じである時間帯を抽出したところ，その間は風向も全く変わらない状態が続くというデータであったため，念のため解析からは除外した．そのような状況は都合 9 回あったが，いずれも 30 分以内で正常な状態に自己復帰していた．そうした不具合や復帰の原

図１．富士山頂における１分ごとの風配図（2019 年 7 月 10 日 13:00～8 月 21 日 10:00）

因は不明である．
３．結果および考察
まず，観測期間全体の風配図（n = 60,084）を図1 に示す．
西寄りの風が高頻度であることが明瞭であり，西北西～西南西の頻度が全体の約 35％を占めた．これは，山頂が偏西風
帯の自由対流圏に位置することが多いという状況を反映した（裏付けた）ものと考えられる．そのほか，南東からの風も比較的多くなっており，これには台風（6 号・10 号）の影響も考えられるが，次で示すように他の要因も関わっているようである．
次に，観測期間の約40 日を 10 日ごとに区切った中で，他とは異なる特徴が見られた 8 月 1 日～10 日の風配図を図 2に示す．この期間は上述の南東風が最も高頻度となっていたが，上述の台風をはじめとした総観場（大規模場）には南東風をもたらす要因は見られなかった．むしろ，この期間は
概ね太平洋高気圧の勢力下にあって（そのため下界では猛暑となった）総観的には風が弱い（吹かないとまでは言えない）状況であった．
そこで，上記の状況が最も典型的と思われる8月3日について，5:30 と 17:30 を境に 1 日を３つの時間帯に分けて作成
した風配図を次ページの図 3(a,b,c)に示す．図より，明け方までは南東，日中は北東ないし東北東，夜に入ると南西な
いし西南西の風が卓越していたことが判る．但し，風速はい
ずれも 1～2m/秒であることが多く，最大で約 3 m/秒というものであった．また，近傍にある河口湖では，ウインドプロファ
イラによる高度 4,000m 付近の観測結果（図は略す）は１日を通して北東から東の風（風速は 5 m/秒前後）であった．この図２．富士山頂における１分ごとの風配図（2019 年 8 月 1 日 0:00～11 日 0:00）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：皆巳 幸也 (Yukiya MINAMI) yumin@ishikawa-pu.ac.jp

ことから，当日の夜間は局地的な（地形性の？）風が現れた可能性が考えられる．
現時点では限られた期間や日についての結果を議論するに留まっているが，今後は台風の接近時をはじめ強い風が吹いた事例も含めて解析を進めたい．
(a)

(b)

(c)

図３．富士山頂における１分ごとの風配図(a) 2019 年 8 月 3 日 0:01～ 5:30(b) 2019 年 8 月 3 日 5:31～17:30(c) 2019 年 8 月 3 日 17:31～4 日 0:00

旧富士山測候所への高速度上山時におけるパルスオキシメータによるモニタリング結果
前田源次郎
秋田大学理工学部通信教育講座受講生
１．はじめに
旧富士山測候所のトライアル利用をチャレンジするにあたりブルドーザーでの上山をおこなうこととなりかつてない高速度での移動であることからトライアルで使用する予定であったパルスオキシメータ（Shenzhen Jumper
Medical Equipment Co. Ltd.製 ，JPD-500D）を用い心拍数，酸素飽度，灌流指数のモニタリングを急きょおこなった．本稿においては上山の状況ならびにモニタリング結果について報告するものである．
２．旧富士山測候所への高速度上山時の状況
２０１９年８月１８日，６時に太郎坊拠点を出発し上山を開始した．当日の天候は，薄曇りから小雨，晴れ，霧，
晴れと移り変わり，車内に吹き付ける風の強さも大きく変わった． モニタリングは，JPD-500D を右人差し指に装着
してブルドーザーが地図で後日に標高を確認可能な地点を通過する際に酸素飽和度，灌流指数，脈拍数を読み取り事前に用意した記録用紙に記入した．気象庁中継小屋から
馬の背直下までの間は，激しい振動のためメモが取れなかったのとメータから出る音がオペレーターの支障にならないように電源を切ったためこの区間も ND となった．
高速度上山の状況ならびモニタリング結果を表２－１に示す．また記録した結果をグラフにしたものを図２－１，
図２－２に示す．

表２－１－１ 酸素飽和度，灌流指数，脈拍数のモニタリ
ング結果（上山開始前）※トライアル利用時に使用予定であった反射時間の測定はしていたが，この時に酸素飽和度などの測定は失念していたので ND となった．エクセルからの貼り付けの関係でそのまま載せる．

表２－１－２ 酸素飽和度，灌流指数，脈拍数のモニタリ
ング結果（上山開始から終了)※気象庁中継小屋付近でトイレ休憩をしたが，心拍数の低下はそのためと思われる．
３．モニタリングを振り返って（紙面の関係で２．の図表の間に記載する．
）
今回は，限られた時間と資金で準備をしなければならなかったのと不慣れであったこともあり前日夜の御殿場観測サイトと当日の上山途中でのモニタリングデータが一部得られていないなど不備も多かったが高速度での上山による身体の反応をおぼろげながらでも記録できたのは大きな収穫であった．激しい振動下で移動中に酸素飽和度や灌流指数，脈拍数を確実に記録するためには手書きではなく何らかの形で電磁気的に記録する機材を確保しなけ
ればならないが可能であれば挑戦したいと思う．
またこのようなモニタリングをするにあたっては位置情報（緯度，経度，高度）の取得・記録も必要となるがこれらの情報を得るのに前述と同様に激しい振動下でも確実に動作可能であることが求められるのでこれらについて検討していきたいと考えている．本来の目的であった自作装置による反射神経の計測は，測候所到着後におこなったメータでの計測結果酸素飽和度が非常に下がっている
ことが分かり大事を取り当日のうちに徒歩で下山したた
めできなかったが下山後に自宅で使用したところ正常に作動したので富士山頂へブルドーザーで輸送しても壊れない物を作るという目標は達成できたことを合わせて報告したい．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：前田源次郎 (Genjiro MAEDA) lk4my@rondo.plala.or.jp

４．謝辞
今回のトライアル利用に際して協力をしていただきまし
た認定NPO法人富士山測候所を活用する会の関係者の皆様に厚く御礼を申し上げます．ありがとうございました．

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．

図２－１ 標高－酸素飽和度の経時変化

図２－２ 標高、灌流指数、脈拍の経時変化

富士山チャレンジ 2019 実証実験報告
田中義朗 1，安永隆一 1，畠中雅弘 1，福崎昭伸 1，鴨川仁 2
1.一般社団法人富士山チャレンジプラットフォーム， 2.静岡県立大学
１．はじめに
当研究プロジェクトは, 多くの登山者が犠牲になった平成 26 年 9 月の御嶽山噴火での事故を教訓として, 毎年夏
山シーズン中に訪れる約 20 万人以上の登山者に対して活火山への登山というリスクの認知度を向上させるとともに,特定の時間帯での登山者の過密状態を解消するために登山者の動態データを収集し「見える化」することで行動変容を促してくことを目指す取り組みである.
この取り組みは 2015 年より登山者の安全対策を目的として始めたもので，登山者の動態データをリアルタイムで収集し可視化できるシステムの実用化にむけて実証実験を通して様々な課題や技術的問題を確認している．昨シー
ズンに引き続き、剣ヶ峰での登山者把握のため富士山測候所での機材設置を行った.
２．実証実験概要
今シーズンは，8 月 17,18,24,25 の週末 4 日間で、当期間の全登山者の約 6 割にあたる延べ 11,042 人のモニター登山者の協力をえて、①ビーコンを活用した登山者動態データの収集と分析，②ビーコンの QR コード読取による周知
情報伝達を実施した.
(1) ビーコンを活用した登山者動態データの収集・分析
富士山登山道 4 ルートすべての 5 合目～山頂間の富士山測候所内ほか 49 箇所にビーコン検知のためのレシーバ
ー機器（スマートフォン）を設置し，それぞれの箇所での登山者数把握と通過時間データを収集し,分析を行った.
（2) ビーコンの QR コード読取による周知情報伝達
ビーコンに貼付した QR コードをビーコン調査に参加した
登山者に読み取ってもらい，専用の URL で混雑状況や個別の ID 入力による登山履歴の閲覧をした人数や,ポップア
ップメッセージの確認した人数の確認を行った.

３．実証実験結果(1) ビーコンによるデータ
登山者が所持したビーコンのデータでは,レシーバーを設置した山小屋などの各ポイントでの「ビーコン番号」と「到着時間」,「出発時間」がクラウドへ伝送される.クラウド上では,
それらの時系列のデータを整理分析し,各ポイント間の「移動時間」,各ポイントの「滞在時間」を算出する.
これらのデータを元に,登山者一人ひとりの登山速度や登山時間が明らかになり登山パターンの分類が可能になる.

図.2 ビーコンにより得られるデータ(2) 登山パターン分類
今回の実証実験でのデータからわかったこととして,富士山の登山パターンの傾向がある.富士山では「御来光登山」のイメージが強いが,実際どの程度の人がどのような登山をしているのか実態把握されていなかった.
今回のデータを分析することで,「①宿泊御来光」,「②早朝発日帰」,「③午前発日帰」,「④夜発弾丸」,「⑤宿泊・御来光以外」の大きく５つのパターンに分類できた.
それぞれの割合をみると,約 4 割が「①宿泊御来光」と一番多く,それ以外は「②早朝発日帰」が約 3 割で,ケガ・事故の原因とされる「④夜発弾丸」は 7.6%程度であった.登山道別でみると,日帰登山と宿泊登山の割合に違いがあり,登山道の環境やアクセスなどの違いが影響していると考えられる.

図.1 富士山チャレンジ登山者位置把握システム概要図
図.3 富士山登山パターン分類＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：田中義朗 (Yoshiro TANAKA) y-tanaka@fujisanchallenge.or.jp

(3) 剣ヶ峰登頂率
今回のデータを元に測候所のある剣ヶ峰への登頂率を算出した.期間中に山頂エリアまで到達した人数 6807 人中
剣ヶ峰まで行った登山者は 635 人とわずか 10%にとどまることがわかった.登山道別でみると剣ヶ峰に近い富士宮口ルートからの登山者は 4 割近い登山者が剣ヶ峰まで行っている一方で、剣ヶ峰から遠い吉田口ルートからの登山者は 2%以下になっており、登山道別で大きく違いがあることがわかった.
表.1 剣ヶ峰登頂率(5)御来光時の山頂付近の速度低下
富士山では御来光時の山頂付近での登山者集中による「渋滞」が問題になっている.そこで今回のデータから,吉田口ルート 9 合目～山頂区間の御来光時の登山速度の低下について分析を行った.結果としては,御来光時間帯の 4 時～6 時の時間帯において,区間の平均速度の 65％まで速度低下をしていることがわかった.速度低下は 7 時以降には解消しており,御来光時間帯にのみ登山者が集中し「渋滞」が発生していることが裏付けられた.

図.5 御来光時の登山速度低下

図.4 剣ヶ峰と各登山道の位置関係(4) 登山速度
今回のデータを元に登山道別の登山速度（登高速度）を算出した.一番登山速度が遅かったのは吉田口ルートで、一番早かった御殿場口ルートの 2/3 の速度であった.
その理由としては,登山者が多く混雑しており,さらに登山初心者が多いことが考えられる.
表.2 各登山道別の登山速度（登高速度）

４．おわりに今回得られた登山者の動態データの分析により,これまで定量的に把握できていなかった富士山登山の実態が部分的にではあるが明らかなった.特に登山パターンの特徴が見えてくることで,登山時の事故等のリスクを低減させる
具体的で効果的な対策が実施でき、かつ経費の縮減にも寄与できる可能性がある.このようなデータに基づく意思決定や課題解決という「データドリブン」の導入を富士山でも進めて,より安全で環境負荷の少ない富士山登山環境の整備を行っていくことが求められる.
今後実証に向けて関係機関と協議していく予定である.
参考文献
1) 環境省関東環境事務所 (2019). 令和元年夏期の富士登山者数について（お知らせ）．

富士山でのポータブルガスセンサーを用いた火山性ガスの測定
髙橋智樹 1，千島峻 1，辰巳紘奨 1，加藤俊吾 1，鴨川仁 2，土器屋由紀子 3，荒島謙治 4，西出葵嘉 4，尾花文一 4

1. 首都大学東京， 2. 静岡県立大学， 3. 富士山環境研究センター， 4. ソニーセミコンダクタソリューションズ
１．はじめに富士山は４００年以上の間噴火していないが，活火山である．しかし，夏の間は毎年約３０万人が登山を行っている．近年の平穏な状況からいつ活発な状態になってもおかしくない．
そのため，富士山登山道において火山性ガス（SO2，H2S）
濃度が夏の間にリアルタイムで様々なポイントで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，野外やポータブル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性ガスセンサーを用いて富士山登山道での火山性ガスのリアルタイム観測を実現することを目指している．登山者の安全を確保するため，ポータブル観測機での登山道の火山性ガス濃度の連続デー
タ観測と多地点（山小屋）に定点野外観測機を設置することによるリアルタイム野外観測を行うことを目標としている．
２．火山性ガスセンサーとデータ転送機器
火山性ガスセンサーは，Alphasense 社のガスセンサー，
SO2-B4 と H2S-B4 を用いた．実験室内におけるキャリブレー
ションでは，数 ppb 程度までのガスの検出が可能であった．
また火山性ガスが常に排出されている大涌谷において，実
大気中の火山性ガスに正しく応答した．（図１）
リアルタイム観測を行うために，富士山からデータを通信することが必要である，ソニー社の ELTRES を用いて 3 分毎のデータ転送を行うようにした．ELTRES は，省電力かつ遠距離通信（Low Power Wide Area: LPWA）を行うもので，ソニー独自の通信サービスである．

図．１ 大涌谷におけるセンサーシグナル

３．登山道におけるリアルタイム連続火山性ガス濃度の測定
２つの登山道において火山性ガス（SO2）のリアルタイム連続濃度を測定した．（図２）ポータブルの SO2 センサーとELTRES を用い，火山性ガス濃度データと GPS データを取得した．ELTRES は登山道において３分に１度の間隔で連続的に通信が可能であった．今年はより多くの登山道での観測を行い，より正確な登山道の火山性ガスのリアルタイム連続火
山性濃度の測定を目指している．
４．定点野外設置を目指した太郎坊でのテスト
夏季に山小屋に SO2 センサーと ELTRES を含む観測シス
テムを設置するために，山頂で越冬に成功しているシステムの小型化と防水防塵性の向上を行った．
富士山麓の太郎坊における野外定点設置では１か月半の長期野外観測に成功した．これは富士山が登山者向けに開放されている期間をカバーするものである．このシステムを山
小屋数カ所に設置することによる，観測ポイントの多点化を．
目指している．

図．２ 登山道における SO2 濃度＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：髙橋 智樹 (Tomoki TAKAHASHI) takahashi-tomoki@ed.tmu.ac.jp

富士山頂および山麓におけるエアロゾルの散乱係数
田中賢人 1，乾諒介 1，森樹大 1，三浦和彦 1，矢吹正教 2，桃井裕広 3

1.東京理科大学， 2.京都大学， 3.千葉大学
空気塊の由来を調べた 4) 5).120 時間内に空気塊が移動

１．はじめに
大気中を浮遊する微粒子であるエアロゾルは,太陽光した軌跡をもとに日本,海洋,中国北部,中国南部,朝鮮半を直接散乱・吸収する直接効果と,雲凝結核として雲の島の 5 通りに分類した.（図 2）そして散乱係数,粒子数濃放射特性を変化させる間接効果を通して地球の放射収度,散乱効率の由来による特色を調べた.散乱効率は単支に影響を与えている.しかし,放射強制力の見積もりに

位断面積当たりの散乱係数に相当し,粒子の光学特性

は不確実性が存在する.したがって,放射強制力の理解を示すパラメータである.

を深めるためにはエアロゾルの光学特性の理解が重要である 1) 2).

①日本

本研究では 2018 年,2019 年の夏季における富士山頂②海洋

および山麓でのエアロゾルの粒径分布と散乱・吸収係数③中国北部の観測し,単一散乱アルベド SSA の算出と後方流跡線④中国南部

解析を行った.

⑤朝鮮半島
図2

２．方法

空気塊由来の分類

富士山山頂（138.72E,35.36N,標高 3776m）および山麓（138.80E,35.33N,標高 1290m）においてエアロゾルの３．結果・考察

粒径分布と散乱・吸収係数を測定した.期間は 2018 年 7

測定した粒子数濃度と散乱係数の結果を箱ひげ図に

月 11 日から 8 月 22 日と 2019 年 7 月 10 日から 8 月 28

まとめた（図 3）.粒子数濃度,散乱係数とも山頂同士,山麓

日である.

同士で同程度の値であった.粒子数濃度からは,山頂に試料大気を拡散ドライヤーに通して相対湿度 30%以

おいて日中の粗大粒子が増加していることがわかった.

下まで乾燥させ,観測装置に通した（図 1）.観測装置は
粒径毎のエアロゾル数濃度を測定する光散乱式粒子計
数器（Rion, KC-01,OPC）,散乱係数を測定する積分型ネ
フェロメータ（Radiance Reaserch,M903,INEP）,吸収係数

図3

粒子数濃度（左）と散乱係数（右）を測定するフィルター式光吸収計（Radiance Reaserch,PSAP）である 3).
また,NOAA Hysplit model の後方流跡線解析を行い,

図 4 単一散乱アルベド（左上:2019 年山頂 左下:2019 年山麓,
右上:2018 年山頂 右下:2018 年山麓）
図 1 観測装置＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：田中賢人（Masato Tanaka） 1216067@ed.tus.ac.jp

次に測定した散乱・吸収係数から算出した単一散乱
6)

アルベドは図 4 のようになった .2019 年の山頂と山麓において,観測期間の単一散乱アルベドは大きな変化をせ4．まとめ
本研究では富士山山頂および山麓でエアロゾルの粒
子数濃度,散乱・吸収係数の測定をした.

ず,平均値はともに 0.95 であった.2018 年の山頂では値

粒子数濃度と散乱係数は山頂同士,山麓同士で同程が短期間に大きく変化していて,約 0.5 まで低下している

度の大きさだった.また,山頂では日中に粗大粒子が増ときもあったが,平均値は 0.85 であった.2018 年の山麓で加していた.

は, 山頂ほどではないが大きく変化をする時間があった.
平均値は 0.90 であった.

測定した散乱・吸収係数から単一散乱アルベドを算出した結果,吸収係数が安定していた 2019 年の山頂山

次に,散乱係数を由来別に分けた結果（図 5）,海洋由

麓では平均値がともに 0.95 だった.2018 年は吸収係数

来の値が日本や中国北部由来のものよりも小さいことがに伴う形で大きく変動したが平均値は山頂山麓それぞ分かった.粒子数濃度を由来別にみると,散乱係数と同じ

れ 0.85 と 0.90 であった.

ように海洋由来は値が低く,日本や中国北部由来のもの

後方流跡線解析により散乱係数の由来を分類すると,は相対的に高い値だった.続けて散乱効率を由来別にし海洋由来が小さかった.粒子数濃度と散乱効率を由来別た（図 6）.4 種類の測定結果で共通の傾向はなかった.

にすると,散乱効率は共通する違いはなかったが,粒子数以上の結果から,海洋由来の散乱係数が低かったのは,

濃度は海洋のみ低かった.これより由来による散乱係数由来による粒子の種類ではなく,粒子の量が主な原因での差は粒子数の差が主な原因だったと推測される.

あったと考えられる.

謝辞
本観測は 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われた.

図 5 山頂における由来別の散乱係数（左:2019 年 右:2018 年）

参考文献⑴ 乾涼介：認定 NPO 法人 第 13 回成果報告会 要旨,P-05,2019⑵ IPCC 第 5 次評価報告書第 1 作業部会報告書 政
策決定者向け要約,
https://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/ipcc/ar5/ipcc_ar5_wg1_spm_jpn.pdf ,p.18,2013⑶ 乾諒介：2018 年夏季の富士山頂及び山麓におけるエアロゾルの光学特性,東京理科大学 2018 年度卒
業論文⑷ 新田雅人：神楽坂における都市大気エアロゾルの光学特性,東京理科大学 2016 年度卒業論文

図 6 山頂における由来別の粒子数濃度（上）と散乱効率（下） （左:2019 年 右:2018 年）⑸ 中崎翔太：富士山頂におけるエアロゾルの光学特性,東京理科大学 2013 年度卒業論文⑹ 中原勇希：都市大気エアロゾルの単一散乱アルベドの特性,東京理科大学 2012 年度卒業論文

高所滞在中の血行動態に自律神経が及ぼす影響についての検討
小森孝洋 1，金澤英紀 2，星出聡 1，苅尾七臣 1
1.自治医科大学内科学講座循環器内科学部門， 2.自治医科大学放射線医学
１．はじめに
登山行動中の死亡事故は多く，内因性疾患として心血管疾患の発症が多くを占めている．その原因として登山行動，
高所曝露による血圧変動が挙げられるが，どのような血圧変動が生じるかは明らかになっていない．
高所環境は自律神経に影響を及ぼすことが知られており，
交感神経活性が亢進し，結果として肺高血圧や体血圧の上昇が生じることが報告されている 1)．我々は，富士登山中の血圧日内変動に注目して研究を行ってきており，高所環境
滞在時及び高山病発症時には夜間の血圧上昇をきたすことが多く，交感神経活性亢進がそれに関与している可能性を報告した．
起立動作は簡易な動作で自律神経に影響を与える負荷試験である．高所環境では起立性低血圧が平地よりも増強したとの報告があるが 2)，起立性の血圧変動，心拍変動については高所と平地での違いは十分に明らかになっていない．
我々は，起立性の血圧・心拍変動により得られる自律神経機能と血圧日内変動は関係し，高所と平地で違いが生じると仮説を置き，研究を行った．

健常人 5 名（男性 5 名）．職業は医師 3 名，会社員 2 名である．登山行動中，マルチセンサー自由行動下 24 時間血圧計を装着して行動した．表 1 に被験者の背景を示す．
表１．被検者背景
年齢（歳）

性別

レイクルイ
ーズスコア

42
37
26
27
37

男
男
男
男
男

6
2
2
4
7

被験者 A
被験者 B
被験者 C
被験者 D
被験者 E

富士登山中と日常生活中の血圧値の比較を表 2 に示す．
富士登山中は被験者 E のみ血圧変動パターンが Nondipper 型を呈したが，被験者 A,B は Dipper 型，被験者 C, D
は Extreme dipper 型であった．
日常生活中の血圧変動は被検者 A, B, C, D で Extreme
dipper 型，E で Dipper 型を呈した．
表 2. 血圧・脈拍値

２．方法（１）対象：心血管疾患のない健常人 5 名（２）方法：富士山五合目（標高 2305m）から吉田ルートを経て山頂登頂（標高 3776m）し，富士山頂の富士山測候所に宿泊する．翌日は五合目まで下山する．この行程の間，24時間血圧測定を行い，登山行動中の血行動態を記録する．
さらに酸素飽和度の測定を，行動中随時と就寝中に行う．
富士山測候所滞在中に起立性の血圧・心拍変動を記録す
る．
登山日とは別の日程で日常生活時の起立性の血圧・心拍変動と 24 時間血圧測定を記録する．
評価項目：登山行動中の 24 時間血圧モニタリング(気圧計，
気温計，アクチグラフを内蔵するマルチセンサー自由行動
下 24 時間血圧計を用いる．)，起立性血圧・心拍変動（クロスウェル社 きりつ名人を使用）, レイクルイーズ高山病スコ
ア，SpO2 モニター（登山行動中適宜，夜間就寝中は連続的に測定），登山行動内容の記録，気象条件（気温，気圧）の記録，日常生活時（非登山行動中）の 24 時間血圧測定
判定項目：個人間での登山時・日常生活時の起立性血圧・心拍変動の差,，24 時間血圧変化の差．
３．結果
令和元年 8 月 10 日～11 日に研究を実施した．対象者は24hSBP (mmHg)
24hDBP (mmHg)
24hHR (bpm)awakeSBP (mmHg)
awakeDBP (mmHg)
awakeHR (bpm)sleepSBP (mmHg)
sleepDBP (mmHg)
sleepHR (bpm)

登山中
(N=5)

日常生活
(N=5)

pvalue

119±8
77±5
87±6
127±11
83±8
93±5
103±8
64±4
73±9

119±1079±8
65±8
126±10
85±8
70±9
102±8
64±5
53±9

0.92
0.71
<0.01
0.87
0.73
<0.01
0.84
0.94
0.01

起立試験の結果を表 3 に示す．富士登山中の起立試験
では，立位の血圧が高値となる起立性高血圧の状態であったが，日常生活中は起立による血圧変動は認められなかった．起立試験中の交感神経活動を表す ccvL/H は，安静時と起立時，着席時に富士登山中において有意に高値を呈し
た．副交感神経活動を表す ccvHF は，安静時，着席時に富士登山中において有意に低値を示した．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：小森孝洋 (Takahiro KOMORI) tkomori@jichi.ac.jp

表 3. 起立性の血圧，心拍変動
登山中
(N=5)

日常生活 p-value(N=5)

座位 SBP (mmHg)
110±11112±90.79
座位 DBP (mmHg)
69±10
73±5
0.46
座位 HR (bpm)
82±21
64±13
0.14
立位 SBP (mmHg)
118±11112±100.43
立位 DBP (mmHg)
75±5
73±5
0.53
立位 HR (bpm)
87±11
71±13
0.07
立位―座位 SBP (mmHg) 7.6±14.6
0.2±8.8
0.36
立位―座位 DBP (mmHg) 6.0±6.6
0±3.7
0.12
立位―座位 HR (bpm)4.8±12.0
6.4±3.2
0.78
ccvL/H 安静 (%)
0.384±0.161 0.122±0.054 0.02
ccvL/H 起立 (%)
0.634±0.098 0.332±0.161 <0.01
ccvL/H 立位 (%)
0.504±0.162 0.364±0.182 0.24
ccvL/H 着席 (%)
0.424±0.106 0.242±0.099 0.02
ccvHF 安静 (%)
0.950±0.335 1.496±0.362 0.04
ccvHF 起立 (%)
0.786±0.239 0.976±0.250 0.25
ccvHF 立位 (%)
0.576±0.218 0.678±0.213 0.48
ccvHF 着席 (%)
0.824±0.216 1.170±0.253 0.049
４．考察
富士登山中と日常生活中で 24 時間血圧測定および起立性血圧変動・心拍変動の評価を行った．24 時間血圧レベル
は，富士登山中と日常生活中で差はなかったが，富士登山
中には起立性高血圧が認められ，起立時の LF/HF が高値であった．本研究からは交感神経機能が高所滞在中には亢進しており，特に起立時に顕著に亢進することが示された．
血圧日内変動や血圧レベルも交感神経の影響を受けることが考えられるが，血圧日内変動と交感神経指標の間には一定の関係は認められなかった．
高所滞在中は交感神経活性の亢進が生じることが知られており，循環動態に影響が生じる 1)．肺血管の収縮による肺高血圧や体血管収縮による高血圧などがそれに当たる．本
研究では自律神経系への負荷試験として，起立試験を行う
ことで交感神経系の活性亢進を確認することができた．起立時には，下肢に血液が貯留し，心拍出量の減少が生じ，瞬間的な血圧の低下が生じるが，それを頸動脈の圧受容体は感知し，また，左心室の容積減少も心臓の受容体で感知され，中枢神経へシグナル伝達が起こり，交感神経が緊張することで起立時の血圧が維持される．この反射は秒・分の単位で生じる．高所では低酸素により交感神経が平地よりも緊張した状態であると考えられるが，起立負荷により交感神経緊張を増強すると，その反応が平地よりも増強されることが本研究により明らかになった．
本研究では血圧日内変動と起立性血圧変動に一定の傾向が認められなかったが，高血圧患者を対象とした研究においては，起立性低血圧と Riser 型血圧日内変動，起立性高血圧と Extreme dipper 型血圧日内変動の関係が報告されている 3)．高所環境での血圧日内変動と起立性血圧変動の関連性は十分に明らかになっておらず，今後さらなる研究が必要であると考える．
本研究の限界としては，被験者数が少なかったため，高所滞在中の交感神経活動にかかわる因子について十分検討することができなかったことが挙げられる．今後，被検者数を増やしていき，高所滞在中の自律神経に影響を及ぼす因子や，血圧日内変動と自律神経活動の関係についても考察していきたいと考える．
５．おわりに高所滞在中は，起立性高血圧が生じ，交感神経活性が亢進していた．高所滞在中の交感神経活性は血圧と強く関連していることが推測されるが，今回の研究では十分に明らかにすることができなかった．今後研究を積み重ねていき検討を進めたい．
参考文献
1) P Bartsch and JS Gibbs. (2007). Effect of altitude on the heart
and the lungs. Circulation, 116, 2191-202.
2) OT Mytton, A Simpson, AAR Thompson, RA Oram, A
Darowski, L-M Yu, DJ Collier and AJ Pollard. (2008).
Manual assessment of the initial fall in blood pressure after
orthostatic challenge at high altitude. Wilderness EnvironMed, 19, 225-232
3) GP Sogunuru, K Kario, J Shin, CH Chen, P Buranakitjaroen,
YC Chia, R Divinagracia, J Nailes, S Park, S Siddique, J
Sison, AA Soenarta, JC Tay, Y Turana, Y Zhang, S Hoshide
and JG Wang. (2019). Morning surge in blood pressure andblood pressure variability in Asia: Evidence and statementfrom the HOPE Asia Network. J Clin Hypertens(Greenwich), 21, 324-334.

富士山体を利用した自由対流圏および大気境界層における雲水化学特性（6）○大力充雄 1, 大河内博 1，中村恵 1，勝見尚也 2，皆巳幸也 2，米持真一 3，三浦和彦 4，加藤俊吾 5，
和田龍一 6，竹内政樹 7，戸田敬 8，土器屋由紀子 9，畠山史郎 9
1.早稲田大学，2.石川県立大学，3.埼玉県環境科学国際センター，4.東京理科大学， 5.首都大学東京，
6.帝京科学大学，7.徳島大学，8.熊本大学，9.富士山環境研究センター
1. はじめに
富士山は孤立峰であり，山頂は自由対流圏高度に位置しているため，日本国内で排出された大気汚染物
質の影響を受けにくい．そのため，日本上空の雲水中
化学物質のバックグラウンド濃度とアジア大陸からの長距離輸送による越境大気汚染の影響を評価する
のに最適である．ここでは，2006 年から 2018 年まで
富士山頂で採取した雲水中酸性物質と溶存態微量金
属元素の長期トレンド，希土類元素を用いた越境大気汚染の影響について検討した結果を報告する．
2. 実験方法
富士山頂（3776 m）での雲水採取には細線式パッシ
ブサンプラー（臼井工業，FWP-500）を用いた．雲水
試料は回収後，主要イオン分析用はポリプロピレン
溶液に入れ，微量金属元素分析用はテフロン容器に入れて有害重金属測定用硝酸で pH 3 として密栓・冷蔵保存して研究室に持ち帰った．その後，0.45 µm メ
ンブレンフィルターで吸引ろ過し，直ちに pH と導電率を測定した．主要無機イオン分析にはイオンクロ
マトグラフ（陽イオン: ICS-1000，陰イオン: AQUION），
微量金属元素（Al， V， Cr， Mn， Fe， Ni， Cu，Zn， As， Se， Cd， Pb， 希土類元素 14 元素）は
ICP-MS（Agilent7700x），水銀の分析は還元気化水銀測定装置（日本インスツルメンツ，マーキュリー/RA3）で行った．
3. 結果と考察
図 1 に 2006 年から 2018 年における雲水中主要無機
イオン，溶存態微量金属元素の経年変化を示す．1 段
目のグラフは雲水体積加重平均 pH と平均 N/S 比（硝酸イオンの体積加重平均当量濃度／非海塩性硫酸イオン），2 段目に主要無機イオン総濃度と化学組成の割合を示す．3 段目に溶存態微量金属元素の全成分総濃度とその組成割合，4 段目に溶存態微量金属元素のうち，副成分（主成分以外の 10 元素）総濃度と組成割合を示す．雲水 pH と N/S 比はばらつきがあるものの，経年的にともに上昇傾向にあるが，主要無機イ
オン総濃度には経年的な増加および減少傾向は見られなかった．10 試料以上採取ができた年では，主要無機イオン総濃度は 0.0549～0.371 µeq/L であり，低濃度を推移していた．後方流跡線解析によって，大陸から輸送された空気を取り込んだ雲水は pH が低く，
主要無機イオンの総濃度が高くなることが分かった．
微量金属元素の主成分は年によらず Al， Fe， Zn であり，副成分では Mn， Cu， Pb の割合が高かった．
全成分濃度および副成分濃度は 2015 年以降同様の変動を示した．また，経年的な濃度の増加および減少傾向は見られなかった．
図 2 に 2018 年夏季の空気塊由来別の雲水中溶存態希土類 15 元素の総濃度と組成割合を示す．1 段目のグ
ラフは希土類元素の全成分総濃度と組成割合，2 段目
は希土類元素のうち，中・重希土類（軽希土類 La，Ce，Pr，Nd 以外の 10 元素）総濃度と組成割合を示す．雲水中希土類元素の主成分は Ce，Y，Nd，La であり，大陸北部由来の雲水中希土類元素の総濃度（2.30 µg/L）は，海洋由来の総濃度（0.04 µg/L）の約60 倍であった．希土類元素の生産量は中国が世界全体の約 80 %を占めている 1) ことから，希土類元素は中国からの越境輸送の指標物質として有効である
可能性が示唆された．
4. おわりに
夏季富士山頂における雲水の長期観測により、越境
大気汚染の影響は減少し、大気質が改善傾向にある
ことが示唆された。
5. 参考文献
1) United States Geological Survey (2018), Mineral
Commodity Summaries, 132-133.

連絡先：大力充雄 (Mitsuo DAIRIKI) mitsuo-dairiki@fuji.waseda.jp

図 1. 夏季富士山頂における雲水 pH と N/S 比, 総
主要無機イオンと金属濃度の経年変化

図 2. 2018 年夏季富士山頂における雲水中希土類
15 元素の総濃度と組成割合

連絡先：大力充雄 (Mitsuo DAIRIKI) mitsuo-dairiki@fuji.waseda.jp

富士山の永久凍土研究：経過観察 （2019 年）
池田 敦 1
1. 筑波大学
１．概要
富士山山頂の永久凍土の現状を解明し，その地温変化をモニタリングすることで，将来，気候変化と火山活動の評
価につなげることを目的とした研究の一環として，2010 年に永久凍土をモニタリングしうる深さ約 10 m の観測孔（H サイト，標高 3750 m）を設置した．2019 年度に主に実施したこと
は，前年度に浸水と落雷で破損した H サイトの復旧作業である．観測孔内を温水で加熱して，孔内に凍結している破損センサーとバックアップ用小型ロガーの回収を目指したが適わず，残念ながら氷が孔内を満たしていることが明確になった．観測地には電源がなく，また狭く深い観測孔内に挿入できる熱源の手配も容易ではないため，凍結部の融解には時間をかけて融点の低い液体（不凍液）と混合させるしかないという判断に至った．不凍液と接することで，凍結部が徐々に融解していることはその後の調査で確認でき，今後，数年かけて融解させる予定である．
２．2018～2019 年の破損と復旧状況
2018 年 8 月 20 日の現地調査によって，H サイトのデータ
ロガーは，おそらく落雷を受け，8 月 13 日に停止したことがわかった．観測孔は，通常は周囲から液体・固体が入らない
円筒管からできており，こうした故障時にはセンサーを引き上げられる仕様であった．ところが本来は中空のはずの孔内が凍結しており，破損センサーを回収できなかった．そこで孔内が凍結した要因をデータから検討した．観測孔周辺
では，例年なら強風のために積雪がきわめて薄いが，2018
年 3 月上旬の高温期以降，たびたび地温の日変化を抑制させるだけの積雪があった．その積雪は，5 月 2 日～3 日にかけて，発達した低気圧による降雨で急激に融け，観測孔の目止めを破って流入し，孔内で凍結していた．
当初，浸水の度合いも不明で，9 月にセンサー引き上げも見込んで観測孔に外気を循環させ加熱したが，まったく効果が得られず加熱方法を見直す必要があった．しかし，2018 年は 9 月以降 10 月上旬まで天気がぐずつき，H サイト
での作業はほとんどできなかった．ただ，季節的な表土の融解が最大化する無雪期末期（10 月 3 日）に，1.5 m 深まで新たなセンサーを入れ，永久凍土層の上にある季節的な凍結

融解層は観測できるように戻した．また，翌冬のさらなる凍結を防ぐために不凍液を投入した．
2019 年 5 月 12 日に観測孔の状態を確認したところ，ほぼ地表付近にて孔内が再凍結していた．しかし，その凍結部
は（おそらく霜であった）深部には及んでおらず，6 月 1 日には消失し，再び不凍液を投入できた．その際に持参した前年と同量の不凍液が入り，前年投入の不凍液はかなり揮発していたものと考えられた．
旧測候所を宿泊利用した 8 月 17 日には，前年 10 月に増設したセンサーをいったん外し，孔内の凍結面の深さを確認した。その結果，観測孔の外側は永久凍土層（≦0℃）である 2.7 m 深まで液体となっており，不凍液側へ孔内の氷が少しずつ融け出していることが確認できた．このとき H サイト
での自然状態の地温データ獲得はしばらく諦めることとし，さらに融解速度を上げるために温水を投入した．再度センサーを入れ経過を見たところ，その方法で 3 m 深まで水温を急上昇させることができた．しかし，おそらく水の攪拌が難し
いためもあり，それより先に融解が進む様子は認められなかった．そこで再凍結防止のためにいったん孔内の液体をポンプで吸いポリタンクに回収し，新たに不凍液を投入した．
この時点で，あとは不凍液に任せて，時間をかけて融解させるほかはないと判断した．
9 月 17 日に再度，増設センサーをいったん外して凍結面の深さを測定した．その結果は 3.7 m であった．同様に 10 月
1 日に再度計測し，3.9 m までの融解を確認した．揮発した分を補うため，不凍液をつぎ足した．
３．今後の見込み
地表より深さ 1 m 強までは，自然状態でも秋までに地盤は融けるため，前年秋から 1 年主に不凍液の効果で融かせた
厚さは約 3 m である．この先さらに 6 m を融解させるためには，さらにたびたび不凍液をつぎ足して，よくて丸 2 年，実際は 3 年以上かかるのではないかと予想する．既存の破損センサーが抜けないため，孔内にセンサーをさらに増設する空間もなく，バックアップで埋設していたロガーの電池も残念ながら引き上げまで持たないものと予想された．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：池田 敦 (Atsushi IKEDA) aikeda@geoenv.tsukuba.ac.jp

富士山頂および山麓における雲粒中の硫酸イオン定量
南齋勉 1，片井遼 1，山本祐志 2，大河内博 3
1. 静岡理工科大学，2. グリーンブルー（株），3. 早稲田大学
１．はじめに
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。雨雲は単一の気塊ではなく，移流過程において凝結核となるエアロゾルやガス成分，水蒸気の複雑な沈着過程を経て形成されるため，従来の採取法では，雨水が持つ詳細情報は失われている。このことから，雲や霧中での大気汚染物質の沈着過程や，雨や雲中における化学反応の解明には，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 1-5)，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 6, 7)。未だ改善の余地はあるが，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。
本発表では，上記の新手法を用いた初の実環境試料のフィールド測定として，富士山山頂と富士山麓において雲粒のサンプリングをそれぞれ行なった結果について報告する。
２．採取と観察採取キットは以下の手順に従って作製した。5 mM 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。
富士山頂における採取は以下のとおり行なった。測候所
建屋の西側に設置された大河内グループのハイボリューム
エアサンプラーのアルミ脚部分に，図 1a に示すように垂直方向に樹脂製パッドを据え付け，その上にサンプリングキットを貼付させた。2019 年 7 月 23 日 12 時から翌 24 日の 8 時まで 1 時間ごとに採取を行なった。
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）上に図 1b のように採取キットを貼付し，7 月 25 日 9 時から 17 時まで高度 1440 m への計
5 回のフライト（flight time: 10-15 min）を行なった。
採取後，アルミジップロックに収納し，研究室にてデジタ

ルマイクロスコープ（KEYENCE VHX-7000）で撮影し、画像処理ソフトを用いて，液滴粒径と，生成した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。

a

b

採取キット

図 1 サンプリングキットの設置状況（a 富士山頂，b ドローン）

３．結果と考察富士山頂におけるサンプリングでは，日中は数回，雲内に入ることがあったが他の時間帯は晴天が続いていた。採取後の採取キットを目視観察したところ，雲滴の採取痕は確認されたものの，非常に微小であることから結晶生成の確認はできなかった。24 日の明け方にかけては，小雨を含むような濃い雲に覆われ，顕著な採取痕が確認された。
デジタルスコープによる観察の結果，日中のサンプリング
においては，液滴痕が確認され，その液滴径は 5-60 m の範囲で 20-30m にピークを持っていた（図 2）。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 8-9)。採取された雲粒痕の一例を図 3 に示す。
明け方における濃霧時のサンプリングキットについても同様にデジタルマイクロスコープで確認したが，ゲル表面が凹凸状に歪んでおり，焦点を合わせることが難しく，液滴痕も確認することはできなかった。多くの水分を採取しすぎたためにゲルの含水率が増大したことが考えられる。また，結晶生成については，いずれの採取キットにおいても確認できず，
本採取キットでの硫酸イオン濃度の検出下限である 134 Mを下回る濃度であったことが分かった。

図 2 富士山頂において採取された雲滴の粒径分布＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：南齋勉 (Ben NANZAI) nanzai.ben@sist.ac.jp

図 5 ドローン採取による硫酸バリウム結晶ピクセル数分布

図 3 富士山頂において採取された雲滴（7 月 23 日 13 時採取）

次に，ドローン採取した状況について，朝方は雲底の低い厚い雲がサンプリングサイト上空にあり，昼前に一旦晴れたのち，午後の初めにかけて少量の降水があった。夕刻にかけて雲は徐々に薄くなり，雲高度も上昇した。結果として，1 回目（7 月 25 日 9 時）において最も顕著な雲滴痕が確認され，2 回目（同 9 時 45 分）と 3 回目（同 10 時 15 分）においても，雲滴数は減少したものの雲滴痕が確認された。4 回目（同 11 時）と 5 回目（同 16 時 45 分）の採取からは，雲滴はほ
とんど確認されなかった。これらの結果は，地上から見た雲の状況と良く一致していた。2 回目以降のフライトにおいて採取された雲滴の粒径分布は数十m の範囲であり，富士山山頂で直接採取した粒径分布と似ていた。しかし，1 回目の採取において，100 m を超える大きな粒径の雲粒が多く観測され，100-120 m にピークが見られた。
デジタルマイクロスコープにより，1 回目のフライトの結果からは結晶生成も確認できた。図 4 にキット上に生成した硫酸バリウムの結晶の一例を示す。近接して採取された雲滴の硫酸イオン濃度が異なることが分かる。図 5 に得られた結晶のピクセル数分布を示す。検量線の範疇を下回っていることから，定量には至っていないが，検出下限に近い硫酸イオンを含む雲滴であることが示された。

×500 zoom

４．まとめ
山頂における採取では，今回トライアルということもあり，1 日のみの採取期間であったが，雲滴の直接採取は十分に可能であることが示された。
1 回のサンプリングタ
イムは 10 分程度が最適であることも分かった。太郎坊でのドローンによる採取では，反応生成物である硫酸バリ
ウムの結晶も確認され，地上で採取された雨粒と同様に濃度分布も確認された。この濃度分布は，雨雲を含む気塊の移流経路と紐づけられることが，われわれの雨滴解析の結果から示唆されており，粒径分布も含め更なる検討の余地は多く残されていることからも，富士山頂やドローンによる採取データの更なる拡充が必要である。
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.
4) A. Röder and K. Bächmann, J. Chromatogr., A, 1995, 689,
305.
5) B. Tenberken, P. Ebert, M. Hartmann, M. Kiber, A. Mainka,
T. Prokop, A. Röder, and K. Bächmann, J. Chromatogr., A,
1996, 745, 209.
6) B. Tenberken and K. Bächmann, J. Chromatogr., A, 1997,
775, 372.
7) N. Tomikawa, B. Nanzai, and M. Igawa, Anal. Sci., 2011,27, 861.
8) B. Nanzai, Y. Goto, Y. Ishida, and M. Igawa, Anal. Sci.,
2019, 35, 1263.
9) J. Warner, J. Atmos. Sci., 1969, 26, 1272.
10) J. W. Fitzgerald and P. A. Spyers-Duran, J Appl. Meteorol.,1973, 12, 511.

11) N. L. Miles, J. Verlinde, and E. E. Clothiaux, J. Atmos. Sci.,
2000, 57, 295.
図 4 ドローン採取された雲滴による硫酸バリウム結晶生成

富士山麓太郎坊に輸送された二次粒子の生成及び成長過程に関する研究
大藪良祐 1，五十嵐博己 1，森樹大 1，三浦和彦 1，大河内博 2，皆巳幸也 3
1.東京理科大学， 2.早稲田大学， 3.石川県立大学
１．はじめにエアロゾル粒子の生成過程の中でも，二酸化硫黄(SO2)，
窒素酸化物(NOx)，揮発性有機化合物(VOC)などの前駆気体が化学反応によって粒子化する現象を新粒子生成(Newparticle formation; NPF)という．NPF のメカニズムは関与する
化学種の多さや段階的に進む反応のために非常に複雑で予測することが困難である．そのため，多地点での観測や理論との比較などが重要となっている．

により生成される粒子が 1nm であると仮定した場合に，GR で成長を遡ることで NPF 発生時刻を推定することができる．また，前駆気体の気体分子の除去率を表す CS (Condensation Sink)
も考慮した．CS は粒径と粒子数濃度に依存する値である(Kulmala et al.， 2001)．
さらに，NOAA による READY HYSPRIT を用いて後方流跡線を見ることで，太郎坊で成長している粒子を含む気塊の由来を調べた．

本研究では富士山麓太郎坊（35.332°N， 138.804°E，1290 m a.s.l.）で観測を行った．太郎坊は山岳森林地域であり， ３．結果･考察
今回，25 nm 以下での成長がほとんど見られなかったため，
その地形の特性から山風･谷風が発生することで近隣地域かNPFイベントだけでなく，粒子成長イベントについても注目す
らの空気塊の輸送を観測することができる．エアロゾル個数
粒径分布の他に大気成分及び気象要素などを用いて考察を ることにした．その結果，観測期間内に成長イベントは合計 6行い，山岳森林地域の NPF メカニズムの解明を目的とした． 日間で 7 回観測された．
また，過去の文献との比較を行った．
表 1 太郎坊で観測された成長イベント
２．方法
太郎坊における観測は 2019/7/24～8/22 の 30 日間行われた．測定要素はエアロゾル個数粒径分布，気象データ，前駆
気体濃度(O3，SO2，NOx，Ox)である．詳細は以下に記述す
る．
エアロゾル個数粒径分布については吸引した空気を拡散ド
ラ イ ヤ ーに 通し 相対湿度 30 ％未満に乾燥さ せ た後，SMPS(粒子を分級する DMA と粒子数をカウントする CPC からなる)で測定した．測定可能粒径範囲は 14.9～626.4 nm である．相対湿度は温湿度計測器により測定及び記録した．

NPF発生時刻は全て午前中と推定された．太郎坊では，山風から谷風に切り替わる際(おおよそ 6-9 時頃)に発生する傾向がある．谷風が NPF により生成された新粒子と共に，成長に必要な周辺地域の前駆気体を太郎坊へ輸送している可能性が示唆された．
前駆気体との関連は 7/26 に顕著に見られた．

図１ エアロゾル個数粒径分布の観測システム
気象データについては平均風向(°)，平均風速(m/s)，気温(℃)，湿度(％)，気圧(hPa)，降雨強度(mm/h)を測定した．
前駆気体濃度についてはオゾン濃度(ppb)を測定した．また，
太郎坊周辺の地域の前駆気体濃度を環境省の大気汚染物
質広域監視システム そらまめ君を基に参照した．今回は，二酸化硫黄(SO2)，窒素酸化物(NOx)，光化学オキシダント(Ox)の濃度を解析に用いた．
その他のパラメータとして，成長時のモード径に対して線形近似で算出する粒子成長率(Growth Rate; GR)を用いた．NPF

図 2 気塊が通った付近の観測局の前駆気体濃度変化

連絡先：大藪良祐(Ryosuke OYABU) 1216025@ed.tus.ac.jp

気塊が太郎坊に近づくにつれて SO2･NOx 濃度の減少，Ox濃度の増加が見られる．この間は粒子成長を仮定しているので，上記の前駆気体濃度変化が粒子成長に寄与していると考えられる．
また，別の日にはオゾン濃度の高さや減少量の違いによる GR の違いも見られた．
今回は GR と CS，オゾン濃度との間に相関は見られなかったので，CS に注目して考察を行った．まず，他の森林地域である YMD(長江デルタ)西部 (中国)と Hyytiälä(フィンランド)との比較をした．
YMD 西部の夏期(6～8 月)の平均値 35±25✕10-3(s-1)に対して太郎坊の夏期(7，8 月)の平均値は 2019 年:1.24✕10-3(s1)，2018 年:6.42✕10-3(s-1)となり，太郎坊の CS の方が極端に低い結果となった．また，Hyytiälä との比較は以下のようになった．
表 2 太郎坊と Hyytiälä の CS 比較

これにより，粒子成長には直前の低い CS 又は高いオゾン濃度が必要であるということが示唆された．
以上より，CS が低く，オゾン濃度が高い状態ならばよりイベントが発生しやすい状態であると考えられるが，そのような日
は 2 日しかなく，いずれもイベントが観測されなかった．内 1
日は降雨によって粒子が洗浄されたためと考えられるが，もう1 日については原因不明である．
４．まとめ
太郎坊での成長イベントは全 30 日の観測期間中 7 回観測された．いずれも午前中に NPF が発生したことが推定され，太郎坊まで輸送されたと考えられる．これは朝方の風向の変化に起因すると考えられる．また，SO2，NOx，Ox といった特定の前駆気体が成長に寄与している可能性が見られた．
GR と CS，オゾン濃度の間に相関は見られなかった．そこで CS に注目し，他の森林地域と比較した結果，太郎坊の CSの傾向は異なり，平均値が低く，さらにイベント時に CS が低くなる傾向があまり見られなかった．太郎坊内で比較した結果，粒子成長には直前の低い CS か，CS が高い場合は高いオゾン濃度が必要であることが示唆された．
謝辞
本観測は認定 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われた．

Hyytiälä で報告されている CS が低いときにイベントが起こ
りやすい傾向は，太郎坊では一概には言えなかった．
このように，太郎坊の CS は他の地域とは傾向が異なっていたので，太郎坊内での全観測期間の CS の中央値(2019参考文献⑴ M. Dal Maso et al.， Formation and growth of fresh
atmospheric aerosols: eight years of aerosol size distribution data
年:1.26✕10-3(s-1)，2018 年:6.42✕10-3(s-1))と比較した．結果， from SMEAR Ⅱ， Hyytiälä， Finland， Boreal Env. Res.， 10，
9 例中 7 例が基準より低い CS の時に発生していた．残り 2 例 323-336， 2005
は CS が高かったが，オゾン濃度に着目すると，全観測期間⑵ X. M. Qi et al.，Aerosol size distribution and new particleのオゾン濃度の平均値(2019 年:21.3 ppb，2018 年:22.9 ppb)よ formation in the western Yangtze River Delta of China: 2 years of
り高いのもこの 2 例のみとなった．
measurements at the SORPES station，Atmos. Chem. Phys.， 15，12445-12464， 2015
表 3 CS，オゾン濃度の基準値との比較⑶ Kulmala M., Dal maso M., Mäkelä. J. M., Pirjola L.,
Väkevä M., Aalto P., Miikkulainen P., Hämeri K.,
O'dowd C. D., On the formation, growth and compositionof nucleation mode particle, Tellus (2001), 53B, 47

The Hidden Diurnal Cycles of Atmospheric Methane at the Top of Mt. Fuji
Chang-Feng Ou-Yang1，Shungo Kato2，Kojiro Shimada3，Hiroshi Okochi3，Ting-Hung Yu4，Neng-Huei Lin1
1. National Central University, Taiwan， 2. Tokyo Metropolitan University, Japan,
3. Waseda University, Japan, 4. Academia Sinica, Taiwan
１．Introduction
Methane (CH4) is the second most abundant anthropogenic
greenhouse gas next to CO2, accounting for approximately 16.5%of the global radiative forcing as reported by NOAA/GMD in2018. According to the AR5 published by IPCC, a CH4 has a 28
times greater global warming potential than a CO2 over a 100-year
period (GWP100)1). This study presents the temporal variation of
atmospheric CH4 measured at the Mt. Fuji Research Station (FRS,
35.37°N, 138.73°E, 3776 m a.m.s.l.) in the summer of 2019. The
observation period of the campaign was July 12 to August 20,
2019.
2．Methods
Ambient CH4 was measured continuously using a cavity ringdown spectrometer (G1301, Picarro, USA). The instantaneous
data points were taken at a frequency of approximately 2 s andfurther calculated into hourly averages. A series of NOAA/GMD
tertiary standards ranging from 1599 to 2024 ppb using the
NOAA04 scale was served for the calibration of CH4 prior to thecampaign. Meteorological data such as wind speed (WS) areprovided by the FRS.
Three-day (72 h) backward trajectories at a frequency of 1
synoptic time per day (15:00 UTC) are computed using the
NOAA/ARL HYSPLIT4 model. Four groups are identified
accordingly as China, Japan, Pacific, and Korea (sort inchronological order).

Table 1 Statics of CH4 and WS for individual trajectorygroupsNumber of Days

CH4 (ppb)

WS (m/s)

China

3

1850.2±46.0

4.77±2.35

Japan

16

1811.4±30.3

4.03±4.11

Pacific

181766.4±21.7

1.55±0.21

Korea

3

1812.6±3.0

3.35±3.70

All

39

1791.5±36.0

3.34±3.21

3．Results and Discussion
The observational results are illustrated in Fig. 1. Mean
concentration of CH4 during the campaign is 1791.5±36.0 ppb,
with a maximum and a minimum value of 1903.3 ppb and 1733.5

ppb, respectively. The mean values of CH4 and WS for eachtrajectory group are calculated as shown in Table 1. Group China
has the highest level of CH4 (1850.2±46.0 ppb) and WS(4.77±2.35 m/s) on average, whereas group Pacific has the lowest
level of CH4 (1766.4±21.7 ppb) and WS (1.55±0.21 m/s).
As suggested in the literature2), mountain-valley breezes aresuppressed at Mt. Fuji due to the minimal radiation from the small
surface area of the isolated mountaintop. However, a veiled diurnal
cycle of CH4 was found during a clam period (July 29 – August 8)of the campaign with lower wind speed. Reduced CH4 in
association with elevated H2O was observed around noontime,
which was likely driven by uplifting winds. The mean diurnal
variation of CH4 during the clam period is thus treated as a model
for calculating the similarity for each day except the first (July 12)
and the last (August 20) one. The similarity is evaluated based on
Minkowski distance metric (𝐷𝑀𝑖𝑛𝑘 ) as given as follows3):
1
𝑟
𝑟
𝑝
𝑞
𝐷𝑀𝑖𝑛𝑘 = (∑|𝑓𝑡 − 𝑓𝑡 | )𝑡=1
𝑝𝑞where 𝑓𝑡 and 𝑓𝑡 are the two individual time series at time 𝑡
𝑁

and 𝑁 is the number of samples in the time series. A Chebyshev
distance is defined (𝑟 = ∞), which is more sensitive to outlier
values due to the non-linear character of the dataset. Regardless ofthe discrepancies between different originations of air masses, thesimilarity increases against daily mean wind speed with aregression coefficient (R2) of 0.5 as illustrated in Fig. 2, meaningthat the diurnal cycle of CH4 could be more distinct when the windspeed is low.
4．Conclusion
The results of continuous measurement of atmospheric CH4
conducted at the FRS during July 12 – August 20, 2019, waspresented. A minor diurnal feature of CH4 hidden in the time series
was observed during the calm period of low wind speed, which
has been analyzed by the similarity test in this study.
References
1) IPCC (2013). Climate Change 2013: The Physical Science
Basis, Cambridge University Press, Cambridge and NewYork.
2) Igarashi, Y., Sawa, Y., Yoshioka, K., Takahashi, H., Matsueda,＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：Chang-Feng OU-YANG cfouyang@cc.ncu.edu.tw

H., Dokiya, Y. (2006). Seasonal variations in SO2 plumetransport over Japan: Observations at the summit of Mt. Fuji
from winter to summer. Atmos. Environ., 40, 7018-7033.

a)3)

Jain, A.K., Murty, M.N., Flynn, P.J. (1999). Data clustering:
A review. ACM Comput. Surv., 31, 264-323.

b)Fig. 1 a) Results of the continuous measurements during the 2019 campaign. b) Mean diurnal cycles of
CH4 and H2O during the calm period July 29 – August 8.

Fig. 2 Relationship between natural logarithms of similarity (1/𝐷𝑀𝑖𝑛𝑘 ) and mean WS (m/s) for each day
during the 2019 campaign

火山噴火予測のための富士山頂における地磁気観測：システム動作試験
長尾年恭 1, 鴨川仁 2
1. 東海大学海洋研究所地震予知・火山津波研究部門，
2. 静岡県立大学グローバル地域センター地震予知部門
１．はじめにった。次に、これらのデータの差分値（本研究は 2 分サンプリン
富士山の最後の噴火は 1707 年の噴火であり 300 年以上も グ、東大地震研では５分サンプリング）の累積度数分布を調べ
噴火がない状態になっている。近年の研究で、2011 年東北 た。その結果、本計測では 1 シグマ以内が 0.5 nT であり、東大地方太平洋沖地震のような巨大地震後には火山噴火が発生 の計測に比べてノイズが少ないことが確認できた（図 3）。本臨するとも指摘されており、その観点から富士山の噴火はいつ 時観測後、屋内にて越冬観測をはじめ、ELTRES (図 3)を含め生じてもおかしくないと考えられている。本研究では、IoT 技 たシステムの動作確認・耐久試験をおこなっている。
術を用いた地磁気観測を富士山頂で行うべく、システムの動作確認を越冬にて行った。
２．観測
富士山頂において噴火予測に資する全磁力観測を目指す。
その第１段階として測定機器動作フィージビリティーを測候所内で行った。データ転送は LPWA 通信の SONY 社 ELTRESを用いた。現在、富士山には、2000 年の低周波地震の発生
領域周辺を中心に、東大地震研により全磁力計が１台、国土地理院により全磁力計が３台設置されている（図1）。いずれも 図 2 東大地震研(ERI)と国土地理院と本測定。2019 年８月 24
５合目以下の標高であるためそれ以上の標高での計測はな ～25 日。
い。

本研究
富士山頂
太郎坊。将来的に設置予定
図 3 差分値の累積頻度分布。
図 1 富士山における地磁気（全磁力）観測地点。
本研究ではまず屋外試験観測で全磁力測定を行い、東大地
震研および国土地理院によって取得されたデータとの比較を行った（図 2）。その結果、ほぼトレンドは同じであることが分か＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

図 4 越冬中のデータ転送は SONY 社の ELTRES にて行う。
謝辞：測定機器においてはテラテクニカ社のご支援を頂いた。
東京大学地震研究所全磁力データは、東京大学地震研究所
共同利用(共同研究利用コード 2019-D-07)によるものである。
また本成果の一部は、東海大学海洋研究所研究事業「富士山火山噴火予測・減災のための観測的研究」（課題番号2019-01）、公益財団法人ふじのくに地域・大学コンソーシアム
共同研究助成「富士山火山噴火予測・減災のための観測的研究」（2019 年度）で行われた。国土地理院からも全磁力データの提供を受けた。ELTRES の使用に関して、2018 年
SONY・ELTRES チームの協力を得ている。

富士山頂と山麓太郎坊で観測した気柱全体エアロゾルの光学特性
新沼拓 1，桃井裕広 2，安齊真央 1，田中賢人 1，森樹大 1 三浦和彦 1 青木一真 3 大河内博 4 鴨川仁 5
1.東京理科大学， 2.千葉大学 3.富山大学 4.早稲田大学 5.静岡県立大学
１．はじめにエアロゾルには太陽光を直接散乱・吸収する直接効果と雲凝結核として放射特性を変化させる間接効果があり，地球の放射バランスに影響を与えている．しかしこれらの影響力は不確実性が大きい．空間依存性を調べるためには多地点での観測が 必要であり，富士山麓でもスカイラジオメータを用いた観測 が行われた 1-5)．富士山は山頂が自由対流圏に位置しており， 山麓と山頂の両地点でその場観測が行われている．本研究では，従来の両地点におけるその場観測に加えて，夏季に富士山頂および山麓でリモートセンシング装置による同時観測を実施した．

３．結果・考察３．１．太郎坊観測
太郎坊における光学的厚さを図１,に示す．日ごとに全デー
タの平均値と標準偏差を表している．全解析日の平均値は光学的厚さが 0.14，オングストローム指数が 1.10 となった。山頂との同時観測期間中の解析日は 8 月 4 日のみで，気柱積算
粒径分布は図２のようになった。図の値は日ごとの平均を示している．0.1~0.2μm に微小モードのピーク，1μm 以上に粗大粒子のピークが現れる二山型の分布を示す日が多く観測
された．

２．観測
スカイラジオメータ（POM-02, Prede Co., Ltd.）による放射観測を富士山麓太郎坊（35.33N, 138.80E, 1290 m a.s.l.）で 2019 年
5 月 2 から 8 月 22 日，富士山頂（35.21N, 138.43E, 3776 ma.s.l.）で 2019 年 7 月 24 日から 8 月 21 日にかけて行った．ス
カイラジオメータによる放射観測に加えて，2019 年 7 月 25 日
から 8 月 21 日かけて山麓と山頂の両地点で光散乱式粒子計
数器（OPC, KC01E, RION Co., Ltd.）と積分型ネフェロメータ
（M903,Radiance Research Co., Ltd.）によるその場観測を行い， 図 1：富士山麓太郎坊における光学的厚さ（2019）．
エアロゾル粒子数濃度と散乱係数を測定した．この観測ではエアロゾルの吸湿成長による粒径分布のシフトを避けるために拡散ドライヤーを用いて相対湿度を 35%以下に保持している．スカイラジオメータの観測は，340, 380, 400, 500, 675, 870,
1020 nm の波長について太陽直達光強度（F）および天空輝度分布を測定している．地球に散乱体がない場合の直達光強度（F0）を改良ラングレー法により決定し 6)，エアロゾル以外の空気分子による Rayleigh 散乱（τRayleigh），オゾンなどの吸収体による光吸収（τOzone）を差し引くことで直達光照度からエア
ロゾルの光学的厚さ(AOT, τ)；
図２：富士山麓太郎坊における気柱積算粒径分布（2019）τ = ln( F / F0 ) / m0 – τRayleigh – τOzone(1)を求めた．また，AOT の波長依存性；ln( τ ) = – α × ln( λ ) + β(2)からオングストローム指数（α）を算出した．オングストローム指数は値が大きいほど微小粒子が卓越し，小さいほど粗大粒子が卓越することを表している．また天空輝度を用いて逆問題を解くことで，エアロゾルの複素屈折率、粒径分布を決定した．
本研究では直達光強度の解析には DSRAD7)を，天空輝度を用いた逆問題の解析には SKYRAD.pack version 4.28)を用いた．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：新沼拓（Taku NIINUMA) 1216084@ed.tus.ac.jp

３．２．山頂観測
山頂における光学的厚さを図 2 に示す．日ごとに全データの平均値と標準偏差を表している．全解析日の平均値は光学的厚さが 0.03 オングストローム指数が 1.43 となった。大気の薄さから SKYRAD.pack version 4.2 で現実大気を再現することはできず，気柱積算粒径分布が得られなかった．しかし，改良が進むことで再現できる可能性がある 6)．

図 5：散乱係数の比較(2019/8/4)

図３：富士山頂における光学的厚さ（2019）．
３．３．太郎坊および山頂における同時観測
8 月 4 日の 10 時 49 分から 14 時 02 分に太郎坊・山頂での同時観測が行えた。両地点での光学的厚さの比較を図 4 に示す。ここではF0 季節変化やの改良ラングレー法における標準偏差 6)を考慮して，ln( F0 ) に ± 0.03 の誤差があると仮定して± 0.03/ m を AOT の誤差範囲としている．図 4 から太郎坊
上空のエアロゾルの大部分が太郎坊・山頂間にある様子が確認できた。同時刻における散乱係数は図 5 のようになった．
オングストローム指数の比較結果を図 6 に示す．山頂観測でオングストローム指数がより高くなり，この結果から高高度では粗大粒子の割合が減る傾向があることが示唆された．ただし，大気の薄い山頂観測でのオングストローム指数の算出では誤差が非常に大きくなるとの指摘がある．今後、各データごとの推定誤差の計算を行うとともに，OPC により得られた粒径分布から Junge 指数を算出しオングストローム指数への変換することでスカイラジオメータで得られる値との比較行い山頂における粒径分布を推察する．

図 4：光学的厚さの比較(2019/8/4)

図 6：オングストローム指数の比較(2019/8/4)
4．おわりに
本研究では初めてスカイラジオメータを富士山頂に設置し，山麓太郎坊と両地点での観測を行った．解析期間中（太郎:2019/5/2~8/22 ,山頂:2019/7/24~8/21）の光学的厚さの平均は太郎坊で 0.14 山頂で 0.03 となった．8 月 4 日には同時観測を行うことができ，両地点における光学的厚さの比較を行う
ことができた．解析プログラムの改良と両地点での観測の継続により，エアロゾルの鉛直分布の解明が進むことが期待できる．
謝辞
本研究の一部は認定 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．また, 本研究の一部は認定
NPO 法人「富士山測候所を活用する会」の学生公募（S02，2019 年度）の助成を受けて行われた．
参考文献
1) 中原ら (2014). 第 7 回成果報告会講演予稿集, 36-37.
2) 中原ら (2015). 第 8 回成果報告会講演予稿集, 35-36.
3) 橋口ら (2016). 第 9 回成果報告会講演予稿集, 50-51.
4) 桃井ら (2017). 第 10 回成果報告会講演予稿集, 51-52.
5) 桃井ら (2018). 第 11 回成果報告会講演予稿集
6) 桃井ら (2020). 第 13 回成果報告会講演予稿集.
7) Momoi et al. (2019). AMTD, in review.
8) Nakajima et al. (1996). Appl. Opt., 35, 2672-268

急性低圧低酸素曝露が覚醒時および睡眠時の生理心理的指標に及ぼす影響とその順化
林聡太郎 1，平野晋吾 1，澤田結基 2，野瀬由佳 1, 山口正寛 2，
1.福山市立大学， 2.安田女子大学
１．はじめに
高地や低酸素環境における睡眠の研究は様々な制約か
らまだ少ないが，脳波計の小型化・高精度化により，登山時における睡眠の客観的評価も可能になってきている．
Selvamurthy ら (1986) は ， 順 化 す る 前 の 参 加 者 は 高 地（3,500m）において深い睡眠が減少し，微小覚醒が増加する現象を示しているが，登山後の高地における睡眠が，その一般的な役割である心身の疲労の回復や低酸素環境への順応にどのような役割を果たすのかという点については研
究もほとんどなく，十分議論されていない．山頂滞在を伴う
富士山登山を実施し，2 日間の山頂滞在を行うことは，これまで明らかにされていない，フィールドでの低圧低酸素環境での回復過程・順応過程における心身の反応の解明に繋げることができると考えられる．これらは，脳波に関わる新たな知見を得られると共に，登山時および山頂滞在時の健康管理など，基礎研究と臨床研究の両面の立場からアプロー
チすることによって，安全な登山活動に寄与することができる．
本研究は，本邦最高峰への登山活動時の運動強度および心理的変化を計測するとともに，低圧低酸素環境への 2日間の安静滞在が，ヒトの覚醒時および睡眠時の反応に及ぼす影響を，生理学的・心理学的指標の関連性から明らかにすることを目的とした．
２．方法
被験者は，運動習慣を有するが，高所順化をしていない
男子学生 7 名（21±1 歳，170±7cm，66±8kg）とした．すべての被験者には事前にインフォームドコンセントを取り，同意を得た．また本研究は福山市立大学研究倫理委員会の承認を得て実施した（承認番号：2019006）．登山時の被験者の荷重は体重の 20％未満とした．生体負担を測る生理的指標には，心拍数（HR），血圧（BP），動脈血酸素飽和度（SpO２），主観的運動強度（RPE），唾液アミラーゼ（Amy），
鼓膜温（Ttym）を採用した．また，低値および山頂滞在中の睡眠時の睡眠ポリグラフの測定を行なった．睡眠ポリグラフ
は，脳波基礎律動（α 波，β 波，θ 波，δ 波）の解析によって，ストレスや眠気を反映する覚醒水準の推定及び，睡眠の質を反映する睡眠変数の算出を行った．
登山活動１ヶ月前までに低地安静時のすべての測定を行い，登山前日は測定者１名と実験機材等をブルドーザーによって山頂まで揚げ，実験準備を整えた．登山当日は，測定者 3 名，記録者 2 名および被験者 7 名で朝 7 時から富士宮口 5 合目より徒歩登山を開始した．登山活動は，富士山頂の富士山測候所まで富士登山の熟練者の指示のもと，45〜60 分ごとに 15 分程度の休憩を取りながら行なった．休憩の間に各生理的指標，主観的温度感覚（TS）と環境測定
として気温，湿度，WBGT，気圧および高度を測定した．山
頂では，富士山測候所に約 48 時間の滞在し，3 時間毎に 1回の各生理的指標および環境測定を実施した．また睡眠時には睡眠ポリグラフの測定を行なった．山頂滞在をしていた
測定者，記録者および被験者全てが徒歩下山した．
３．結果及び考察
急性高山病の症状を呈し，実験を継続が困難となった者
を中途下山させたことによって，富士登山を完遂した者は，測定者 1 名，記録者 2 名および被験者 4 名であった．測候所滞在 2 日目は，初日に下山した測定者 2 名が再度徒歩登山を実施した．そのうち 1 名は測候所滞在し，他方は山頂での実験継続が困難と判断された被験者 2 名と記録者 1
名を下山させた．3 日間で実験を完遂した者は 2 名であった．高度に依存し，気圧，気温，湿度および WBGT は低値を示した．図１に登山活動中の HR および RPE を示した．
HR は，安静時に比して有意に高値を示したものの，約 7 時
間の登山活動中に有意な変動はなかった．RPE は登山活動による筋疲労によって時間経過とともに高値を示した．図2 に登山活動中の SpO2 の変化を示した．高度が上がると酸素分圧が低下することから，高所では SpO2 は低下し，山頂
では 80.7±6.8%であった．登山活動中は，SpO２が急性高山病の発症を推測する客観的指標となり得るが，SpO２の急激な低下も見られたことから，安全な登山には SpO２の把握と頭痛や吐き気などの自覚症状の有無を確認することの重要性が考えられた．実験を完遂した者は事前の高所順化をしていなかったことから，エリスロポエチン遺伝子多型であることが考えられる．中途脱落者は，登山活動時におけるエネ
ルギー摂取量が少なく，飲水量も登頂者に比して少なかった．これらは高度の上昇と運動強度の増大が末梢性疲労を引き起こし，惹いては中枢性疲労にも影響を及ぼした可能性が考えられた．また，高度に伴う気温低下から TS も有意＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：林聡太郎 (Sotaro HAYASHI) s-hayashi@fcu.ac.jp

に低下し，強い寒さを感じていたが，登山活動中の Ttym は
大きな変動はなかった（図 3）．これらは行動性体温調節が適切に行われていたことが示唆される．Amy は，日内変動の影響も考えられるが，被験者間のばらつきが大きく，有意な差は観察されなかった．測候所滞在では，HR，SBP および Amy は先行研究と同様の日内変動を示したが，Ttym においては一般的なサーカディアンリズムとは真逆の位相を示した（図 4）．また，図 5 に低地および測候所滞在時における睡眠時ポリグラフを示した．山頂において 2 夜の PSG を記録した 1 事例について，睡眠構造の分析を行った結果，
基準夜と比較して山頂第 1 夜は①徐波睡眠の減少，②
REM 睡眠の減少，③微小覚醒の微増，④軽睡眠の増加がみられ，①③は先行研究を支持する結果であった．また，第2 夜は第 1 夜よりも①徐波睡眠の増加，②REM 睡眠の減少，③微小覚醒の増加が示された．

37

℃

36.5
36
35.5
35
34.5
34
19:30

7:30 11:3013:3015:3017:3019:30

4:30 6:30 8:30

図 4 富士山測候所滞在時の鼓膜温の変化


 



 1
1 h
 h


22
 h h33
 h h


4 h4
h




5
 h5 h



6 h6
h





180.0
20.0
160.0
18.0
140.0
16.0

20.0
20.0
18.0
18.0
16.0
16.0
14.0
14.0
12.0
12.0
10.0
10.0
8.0
8.0
6.0
6.0




20.0
18.0

RPE

12.0
100.0
10.0
80.0
8.0
60.0
6.0

14.0
12.0
10.0

8.0

100.0
4000
95.0
3800
3600
90.0
3400
3200
85.0
3000
80.0
2800
2600
75.0
2400
2200
70.0
2000







 
 

 
 


 
 
1 1
 h h
 
 
2 2
 h h
 
 
3 3
 h h
 
 
4 4
 h h
 
 
5h 5 h  6h 6 h(%)
 SpO2m

図 2 登山活動中における SpO２の変化
1.5

0.5





6h



5h





4h





3h





2h












1h

0.0



Δ  (℃)

1.0

-1.0
-1.5

図 3 登山活動中におけるΔ鼓膜温の変化





6h


5h





4h





3h





2h

図 5 睡眠時の睡眠ポリグラフの比較










1h

















11
 h h22 h h33
 h h44 h h55
 h h
6 6h h6.0

図１ 登山活動中における HR，RPE の変化

-0.5

RPE
RPE

HRbpm
RPE

16.0

14.0
120.0

４．おわりに
本実験では，脱落者が多く実験の完遂ができた被験者は１名のみであったことから，測候所滞在時における各生理的指標における急性適応や順化は明らかになっていないこと
は本研究の限界である．しかしながら，睡眠時ポリグラフについては，事前の低地での測定を行い，測候所滞在時においても 2 夜連続での測定を行うことができた。詳細は解析中である．

ジャンピングシーラスの撮影と平均的な形態
岩崎杉紀 1，瀬口貴文 1，山口智子 1，鴨川仁 2
1.防衛大学校， 2 静岡県立大学
１．はじめにジャンピングシーラス（JC）は、積乱雲の頂上から雲が上方に 1-2 km 飛び上がる現象である。積乱雲は断熱過程で発達するため、積乱雲自身が直接的に成層圏を加湿することはないと考えられている。しかし、積乱雲から派生する JCがジャンプ後に漂い昇華することによって成層圏を加湿する可能性が Seguchi et al.1) によって報告された。この論文では、
2016 年に旧富士山測候所と防衛大学校（神奈川県横須賀市）に設置したカメラで 15 秒ごとに撮影した JC と恒星の写
真より、JC のジャンプ高や幾何学的特徴を報告した。JC の形態が定量的に報告されたのは、この論文が世界初である。
2019 年は、旧富士山測候所、防衛大学校、つくば市に設置したカメラによる JC 撮影を行った。ただし、撮影対象は通常の JC ではなく、スーパーセル型の極度に発達した積乱雲や全体的に風向風速が一定な（鉛直シアがない）条件で発生した積乱雲とした。通常の積乱雲はその内部で上昇気流と下降気流が同じ場所で起き、それらの気流が打ち消しあう
ため寿命が 30 分程度と短い。ただし、積乱雲が次々と同一地点に発生すると、あたかも寿命が長く感じることがある。一方、スーパーセル型の積乱雲はその内部で上昇気流と下降気流が分かれているため、強く発達しやすく寿命が数時間と長い。竜巻も発生しやすい。通常の積乱雲と比べ、スーパーセル型の積乱雲では JC は多頻度で出現し大規模になるかもしれない。しかしスーパーセル型の積乱雲は日本で発生することは稀なため、撮影はかなり難しいことが予想される。
また、2017 年と 2018 年の JC 撮影の解析も行った。2019年度の解析はまだ終わっていないので、これは軽く触れるにとどめ、本予稿では 2016 年から 2018 年の JC 撮影で言えたことを主に述べる。この 3 年間の結果は、Seguchi 2) にまとめられている。
２．2019 年度の観測2019 年度では、防衛大学校とつくば市に設置した JC 撮
影は、15 秒おきに行った。これ以上時間が空くと JC の発達過程を追いづらくなり、それより短いとデータ量が大きくなり記憶媒体やクラウドサービスへのデータ転送が難しくなるためである。電子シャッター搭載したカメラを用いた。この頻度

図 28 個の JC の観測事例の各パラメタの平均値。Seguchi2) に加筆。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：岩崎杉紀 (Suginori Iwasaki) iwasaki@nda.ac.jp

で撮影すると 1 か月あたり 17 万回の撮影となり、機械式シャッターが 1 か月程度で故障するためである。また、どちらのカ
メラも感度良くするためモノクロである。ただし、台風 19 号の暴風によってつくば市に設置したカメラ制御と記録用のノートパソコンとハードディスクが浸水し、すべてのデータが消えてしまった。
旧富士山測候所では、写真ではなく動画撮影を行った。
これはカラーであるためモノクロに比べ雲の判別はしやすく、動画であるのでタイムラプス動画に比べ時間変化は分かりやすい。ただし、画素数の粗さや星撮影ができないため JCの規模の把握などには向かない。定性的な現象の把握に向いている。

めることができない。カメラと JC の間の大気に含まれる水蒸
気量やエアロゾルの量が推定できないためである。一方、
Iwasaki3) の衛星搭載ライダ CALIOP と雲レーダ CloudSat の
同期観測の 2 つの事例解析により、積乱雲上部の成層圏に広がる雲の IWC （0.2–0.8 mg/m3）が推定されている。このIWC と JC の平均体積の積によって 1 個当たりの JC に含まれる氷の量を 2.6 から 10.5 t と推定した。

４．おわりにJC の地上カメラによる連続撮影によって、1 個当たりの JCに含まれる氷の量が 2.6 から 10 t と推定できた。いままで JCの平均的な形さえ分からなかったので、JC 研究の大きな進展と言える。今後の課題は以下の 3 つ考えられる。1 つ目は３．2016 年から 2018 年のデータ解析
積乱雲から平均何個の JC が発生するのか導出し、積乱雲解析方法は、Seguchi et al. (2019)にならい、恒星によって による成層圏の加湿量を推定することである。これは気候研
写真の各ピクセルの方角を求める。精度検証は、標高 100 究に重要な量である。2 つ目は、スーパーセル型の積乱雲
m の防衛大学校で撮影した富士山の写真を用いた。富士 の JC の特徴が本研究で求めたものと異なるのか否かである。
山山頂と防衛大学校は直線距離で 70 km 離れている。距離 最 後 に、 積乱 雲 上部 に広が る above anvil cirrus plumeと写真から求めた角度から、富士山の高度は 3.77 km となっ (AACP)と呼ばれる絹雲の撮影である。これはかなとこ雲のた。JC 解析には十分な精度である。
上部に煙のようにたなびいている雲で、衛星で確認できるく2016 年から 2018 年の 3 年間の夏季観測で、JC は 28 個 らい（100 km スケール）で存在している。しかし、AACP がど観測できた。内訳は 2016 年が 14 個、2017 年が 3 個、2018 のように発生しているか未解明である。JC の連続発生によっ年が 11 個である。2017 年が 3 個と少ないのは、8 月の東京 て発生するのか、それとは全く異なる機構で発生するのか、では 21 日連続した降雨を記録するといった天候不良のため、 分からない。今後は、これらを研究できるようカメラ撮影方法
カメラと積乱雲の間に多くの雲が存在し、視界が遮られ JC を工夫する必要がある。
撮影の機会がほとんどなかったためである。JC 撮影は、視界が遮られないよう、カメラ付近は晴天で、カメラから 100 km 参考文献
以上離れた地域に積乱雲が出ているといった異なる気象場 1) Seguchi, T., S. Iwasaki, M. Kamogawa, T. Ushiyama, andH. Okamoto, 2019: Observation of jumping cirrus withであることが望ましい。
ground-based cameras, radiosonde, and Himawari-8. J.
図は、28 個の JC のジャンプ高やジャンプ幅といった各パ
Meteor. Soc. Japan, 97, https://doi.org/10.2151/jmsj.2019ラメタの平均値である。ただし、注意したいのは、積乱雲のカ
033.
2)Seguchi, T., 2020: The Analyses of Jumping Cirrus with
メラ側の端から 10 km 以内に JC が発生しないとカメラでとら
Ground-based Observations, Diss. National Defense
えることは難しいことである。これは、カメラが JC を見上げてAcademy, Japan.
いるため、積乱雲の雲頂をすべて見渡すことができないた
3) Iwasaki, S., Z. J. Luo, H. Kubota, T. Shibata, H. Okamoto,めである。したがって、このデータには台風といった大規模and H. Ishimoto, 2015: Characteristics of cirrus clouds in the
な降水システムの積乱雲の JC は含まれていない。
tropical lower stratosphere, Atmospheric Research. 164-165,
358-368, doi:10.1016/j.atmosres.2015.06.009.
写真からは、単位体積当たりに含まれる雲粒の氷の量（ice water content、IWC）や JC が消滅した後の水蒸気量を求富士山頂における粒子濃度増加イベントの観測
井波真哉１, 東秀憲１, 猪股弥生１, 瀬戸章文１, 大谷吉生１, 森樹大２, 三浦和彦２, 加藤俊吾３１
金沢大学, ２東京理科大学, ３首都大学東京
１．はじめに富士山は標高 3776 m の孤立峰であるため，地表付近（あるいは大気境界層）の影響が少なく，自由対流圏における粒子濃度や東アジアから輸送された越境大気汚染物質を測定するのに適している． 大気中におけるナノ粒子の生成や成長は新粒子生成と呼ばれており、大気中微小粒子濃度の増加は太陽光の散乱強度を変えるため、地球の放射収支への影響を与えるものと考えられている。
これまでに富士山頂で実施された観測では，新粒子生成が頻繁に観測されているが 1)，新粒子生成過程を明らかにするためには，より小さい粒子径からの測定が必要である．そこで，本研究室では，2016 年より微分型静電分級器（DMA:
Model 3085, TSI Co. Ltd.）と凝縮核計数器（CPC: Model 3776,
TSI Co. Ltd.）を組み合わせた走査式移動度計測装置（NanoSMPS：図 1 左）を用いて，粒子径 2.09～63.8 nm までの粒子個数濃度を計測している 2)．また, 今年度は，ナノサンプラー
Ⅱ（KANOMAX Model 3182：図 1 右）を用いて大気中の微粒子を各粒子径範囲ごとにフィルター捕集し，イオンクロマトグ
ラフィーにより微粒子の化学成分分析を行った．

図 1 観測機器 （左：Nano-SMPS，右：ナノサンプラー）

２．方法
観測は 2019 年 7 月 10 日から 8 月 21 日まで，富士山特別地域気象観測所（35.36°N，138.72°N） で行った。大気試料は 15 L/min で吸入し，ディフュージョンドライヤーにより乾燥させた後， DMAで粒子を分級し，CPCで個数濃度を検出した．ナノサンプラーについてはポンプ流量を 40 L/min に設定し，半日の短期サンプリングあるいは約 2 週間の長期サン
プリングを行った．回収後のフィルターは超純水で超音波抽出し，その溶液をろ過してイオンクロマトグラフィーにより水溶性イオンの化学成分分析を行った．
３．測定結果ならびに考察
3.1 粒子径分布
図 2 に 2019 年の Nano-SMPS で測定したナノ粒子の粒子
径分布の時間変動を示す．縦軸に粒子径，横軸に日にち，
粒子個数濃度を色分けで示している．白色で示されている部
分は雷等の機材トラブルにより観測できなかった期間である．
赤い筋状部分に粒子個数濃度が高くなるイベントが観測されており，2019 年は 23 回観測された．
3.2 粒子濃度増加イベントの分類
次に粒子濃度増加イベントを発生した時間と空気塊の由来
について分類した．まず，イベントの発生した時間帯を 6：00
～18：00 を日中，18：00～6：00 を夜間と分類した．さらに，これらのイベントの空気塊の輸送経路を調べるために，NOAAの HYSPLIT モデルを用いて 72 時間後方流跡線解析を行い，空気塊を大陸由来，海洋由来に分類した．2019 年は過去 3年間と比較すると夜間に始まる粒子濃度増加イベントが多く観測され，またアジア大陸上空由来よりも海洋由来が多かったという特徴がみられた．

dN/dlogDp [×102 cm-3]

Dp [nm]20
100
図２ 粒子個数濃度のカウンタープロット （2019 年）

連絡先：東秀憲 (Hidenori HIGASHI) hhigashi@mail.kanazawa-u.ac.jp

3.3 粒子濃度増加イベントと粒子起源
Nano-SMPS のデータより粒子成長速度を計算し，核生成位置の推定を行い，気象パラメータ等粒子起源の検討を行った．
図 3 に夜間に観測された粒子濃度増加イベントの一例（2019年 8 月 18 日）の各パラメータの変化を示す．粒子濃度増加イ
ベントが起こる 1 時間程前に二酸化窒素を中心に窒素酸化物のガス濃度の上昇がみられ，これらが粒子起源の可能性がある．一方で空気塊の時間と標高の関係から，この空気塊は山頂よりも下方の層を経由しており，夜間でも大気境界層の影響を受けている可能性がある．

子径が 0.5 µm から 1.0 µm の捕集された粒子についてアンモニウムイオンと非海塩性硫酸イオンが 1:2 の割合で存在しており，硫酸水素アンモニウム（NH4HSO4）の形態の粒子が捕集されたと考えられる．また粒子径 0.5 µm から 1.0 µm の粒子を除く 0.1 µm 以上の粒子について 1:1 のライン上付近に分布しており，硝酸アンモニウム（NH4NO3）の形態の粒子が捕集されたと考えられる．また長期サンプリングにおいてほとんどの粒子径範囲の粒子でアンモニウムイオンと非海塩性硫酸イオンが1:1 のライン付近に存在しており，平均的に硫酸アンモ
ニウム（(NH4)2SO4）の粒子が多く存在していたと考えられる．

図 4 粒子径範囲ごとの水溶性イオン成分濃度

図 3 粒子濃度増加イベント時と各パラメータ変化（上：富士山麓のガス濃度，中：空気塊の標高，下：粒子濃度変化）
3.4 イオンクロマトグラフによる水溶性イオンの分析
表 1，2 に短期サンプリングにおけるナノサンプラーのポンプの稼働時間を示す．図 4 に粒子径範囲ごとの水溶性イオンの成分濃度の結果を示す．比較的大粒径側に硝酸イオン，
小粒径側に硫酸イオンがみられた．これは，硝酸イオンの蒸気圧が硫酸イオンよりも高いため，粒子化が起こりにくく，硝酸イオンが既存粒子に吸着したことや SO2 ガスの硫酸塩粒子の生成が支配的であったからであると考えられる．
表１ ナノサンプラーポンプ稼働時間（半日）表 2 ナノサンプラーポンプ稼働時間（長期）また，図 5 に粒子径範囲ごとのイオン当量濃度（nss-SO42-,
NH4+, NO3-）の存在比を示す．半日サンプリングにおいて粒

図 5 粒子径範囲ごとのイオン当量濃度存在比（左，中：半日サンプリング，右：長期サンプリング）
4．おわりに2019 年のイベントは日中夜間ともに観測され，海洋由来のものが多かった．また 2018 年度同様，10 nm 前後の粒子径から始まるものが多く，富士山頂とは別の場所で核生成し，ある程度成長した粒子が山頂にて観測できていたと考えられる．
核生成位置を推定し，核生成位置付近のガス濃度上昇との相関が得られた．
ナノサンプラーにより捕集した微小粒子の水溶性イオンの化学分析について，イオン当量濃度で分布を検討し，良好な相関が得られた．特に粒子径 1.0 µm 以上の粒子では同様の化学組成の形態で存在していることが示唆された．
参考文献
1) 五十嵐ら，富士山頂における新粒子生成の経年変化．第11 回成果報告会公演予稿集，40-41 (2018)2) 村本ら，富士山頂におけるナノ粒子の粒子径分布計測．
第 11 回成果報告会公演予稿集，34-35 (2018)

連絡先：東秀憲 (Hidenori HIGASHI) hhigashi@mail.kanazawa-u.ac.jp

２０１９年高高度放電発光現象および広域雷活動研究鈴木智幸 1, 鴨川仁 2，長尾年恭 3
1. 東京学芸大学， 2. 静岡県立大学，東海大学
１．はじめにスプライトをはじめとする高高度大気中における放電現象の研究では，活発な雷放電に伴って，夏季の関東平野上空で発生するスプライト等の高高度放電発光現象（雷雲の上空で発生する放電現象）を観測し，微細構造や発生の仕組みについて解明するとともに，特に低高度の地上観
測では，上空を覆う雲や地球の曲率の撮影で遠方からの観測が難しい巨大ジェット，ブルージェット，ブルースタータ
ーを詳細かつ多数観測することを試みた．また，富士山頂という高高度を利用した広域雷放電位置標定を行うために，
雷放電波形の観測機材を設置し，試験観測を実施するとともに，通年観測の可能性を確認した．今回は，将来的に，これらの観測データと気象データを組み合わせて，気象，
雷活動及び高高度放電発光現象との関係を明らかにすることを目的としている．
２．観測結果従来から行っている WATEC 社のモノクロカメラ（モノクロ
VGA・640x480 ピクセル）を 2 方向（視野中心北北東及び北東）に向け，それぞれのレンズも広域撮影（4mm）になるように設定した．測候所から北部（東北地方・関東北部）から東部（千葉県沖など）の観測領域をカバーした．さらに，今年から高性能一眼レフカメラである SONY 社アルファセブン
によるカラーHDTV（1280x960 ピクセル）自動撮影システムを構築し、昼夜の撮影を試みた（図 1）．7 月は天候が不順であったが，8 月からは天気の良い日も増え，安定した観測ができるようになった。この間，北関東で発生した，活発な雷活動が記録（図 2）できていることから，その機能が確認できた．特に雷雲からリーダーが伸び，リターンストロークにより雲全体が発光し，その後雲内の電荷が中和されると雲全体の発光が弱まる一連の放電発光が鮮明に撮影できた．今年度は，高高度発光現象と見られるものは記録できなかったが，多数の雷放電の撮影が滞りなく行うことができた．また，かねてから使用しているモノクロカメラによって高高度発光現象も観測された（図 3）．
また，雷放電位置標定装置（全世界落雷標定ネットワー
ク Blitzortung の機器）を富士山頂および御殿場に設置して通年で観測を行った．富士山頂に機器を設置することで，その高い標高のため広域雷放電位置標定観測が可能とな
り，また，高い検知率で雷活動を遠方まで検知できるものと期待された．富士山山頂における通年観測おける冬季（9月～6 月）では，バッテリーと太陽光パネルによって電気の供給を行い，これによりWiFi ルーターと雷放電位置評標定装置を稼働させるシステムを目指している．本年度は，次の試験動作を行った．まず 8 月 25 日から試験運用を開始
し，8 月 29 日のバッテリー切れまでの間，観測を行った．本システムは夜間にバッテリーインジケータ 1 目盛り、すなわ
ち 25%の電源容量が消費されるため，太陽光パネルによる充電がない場合，2 日程度の稼働時間となった．今回の観測では，富士山山頂で 10 日程度連続して天気が悪いことがあったことから，少なくとも 10 日程度は充電なしに稼働できるだけのバッテリーを準備することが必要である．
３．まとめ
今回の観測では，これまでの機材に加えて、カラー
HDTV カメラ自動撮影システムを構築して設置し，雷雲や雷放電の観測が可能であることを確認するとともに，全世
界落雷標定ネットワーク Blitzortung のセンサー機器を山頂

図 1 アルファセブンによる自動観測システム．左は前景，右は後景（正面は白山岳）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

図 2 アルファセブンで撮影された雷放電の時間発展．2019 年 8 月 2 日 20 時 15 分頃の画像．
37
1.4690046296296
1.4702662037037

1.4706944444444

1.4659143518519
1.4656944444444
1.4706944444444

Latitude(deg.)

1.4706944444444

36

Mt.FUJI

図 3 2019 年 8 月 8 日に観測された高高度放電発光現象（スプライト）．
に設置して試験観測を実施した結果、山頂から Blitzortung
サーバーに WiFi 経由で送信されたデータを使った標定がなされたことが確認できた（図 4）。さらに、通年観測に必要な各種情報が得られた．
謝辞： カラーHDTV自動撮影システムは2015年放送文化基金助成「富士山山頂で行う雷放電・高高度放電発光現

35
138

139

140

141

Longitude (deg.)

図 4 全世界落雷標定ネットワーク Blitzortung で取得された 2019 年 8 月日 20 時 15 分からの 5 分間の雷活動．円内が図 2 に対応する雷雲のエコーと雷放電活動（白丸）．
象の観測と映像データベース構築」によって開発されたものである．また本成果の一部は，東海大学海洋研究所研究事業「富士山火山噴火予測・減災のための観測的研究」（課題番号 2019-01）にも用いられる．

富士山頂・太郎坊で捕集したエアロゾル粒子の個別分析
牧野脩哉 1，市毛友彬 1，森樹大 1，三浦和彦 1，足立光司 2
1. 東京理科大学， 2. 気象研究所
１．はじめに
大気中のエアロゾル粒子は，太陽光を散乱・吸収する直接効果と，雲凝結核となって雲の放射特性や寿命を変化させる
間接効果を持ち，地球の放射収支に影響を及ぼす．しかしながら，粒子個々の化学組成や形状，混合状態を調べることは，地球規模でのエアロゾル粒子の気候影響を理解する上で重要である．特に，粒子の形状は気象条件や組成により変化し，それに伴い粒子の特性が変化することが報告されている 1)．
本研究では，夏季富士山頂（海抜 3776 m）と富士山麓の太郎坊（海抜 1290 m）で捕集したエアロゾル粒子に対し，透過型電子顕微鏡を用いて粒子個々の組成や形態を調べた．
２．手法
エアロゾル粒子は炭素補強されたコロジオン膜上に捕集した．粒子の捕集には，山頂では 2 段式インパクター（50 %カッ
トオフ径：粗大ステージ；1.0 μm，微小ステージ；0.25 μm）を，太郎坊では 3 段式インパクター（50 %カットオフ径：粗大粒子除去用；4.0 μm，粗大ステージ；1.0 μm，微小ステージ；0.25μm）を使用した．気圧と粒子数濃度を考慮し，富士山頂では流量を 1.0 L/min に設定し，30 分間捕集した．また，太郎坊では流量を 0.85 L/min に設定し 15~30 分間捕集した．本研究では，富士山頂において捕集された 2 サンプル（2019/7/24
15:00，7/25 15:00）と太郎坊において捕集された 4 サンプル
（2018/7/20 16:00，7/21 12:00，16:00，2019/7/25 15:00）との合
計 5 サンプルの微小ステージを対象に個別分析を行った．
透過型電子顕微鏡（TEM; JEM-1400，JEOL）を用いて粒子の形態を観察し，エネルギー分散型 X 線分析器（EDS; XMAX80，Oxford Instruments）を用いて粒子に含まれる元素を特定した．定量した元素は C，N，O，Na，Mg，Al，Si，P，S，Cl，K，Ca，Ti，Mn，Fe，Zn の 16 元素で，得られた質量濃度割合を基にエアロゾル粒子を Carbon-rich（C-rich），硫酸塩，
硫酸塩＋鉱物，海塩，海塩＋鉱物，変質海塩，変質海塩＋鉱物，カリウム塩，カリウム塩＋鉱物，鉱物，その他の 11 種類に分類した 2)．また，NOAA Hysplit Model3)を用いて後方流跡線を計算し，気塊の由来を調べた．

し，山頂へ到達した気塊を採取したことが示された．
太郎坊で捕集した微小粒子は，山頂と同様に硫酸塩類が多く，いずれも粒子全体の約 60 %以上を占めていた．また，前年と比べ硫酸塩に鉱物が含まれている割合が多かった．
後方流跡線解析 3) より太郎坊の 4 サンプルいずれも，太平
洋由来の気塊を採取したことが示唆された．

図 1 山頂・太郎坊の組成分類結果

３．２ 形状分類
粒子に決まった形はなく様々な形状で存在する．そこでSoot aggregation（50 nm 以下の粒子が凝集したような形状），
Single circular or coccoid（球状，もしくは繭状の粒子であり，コントラストがはっきりしている形状），Eroded particle（浸食地形型で，コントラストがはっきりしている形状），Cluster（球状・繭状の粒子が凝集したような形状）と大きく 4 つに分類した 4)．

３．結果と考察３．１ エアロゾル粒子の分類結果分析した微小粒子の分類結果を図 1 に示す．山頂で捕集した 2 サンプルとも硫酸塩類が約 40 %以上を占めていた．また，鉱物粒子は山頂のサンプルにのみ見られた．後方流跡
線解析 3) より山頂の 2 サンプル共にユーラシア大陸を通過＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：牧野脩哉 (Shuya MAKINO) 1214097@ed.tus.ac.jp

図 2 形状分類

その結果，どのサンプルも Eroded particle が大多数を占めており，次点で Single circular or coccoid が多いという結果となった．それを踏まえて Single circular or coccoid と Eroded
particle と分類されたものの組成分類を調べた．

硫黄はEroded の方が多く含む粒子が多く，濃度の差も大きかった．窒素も Eroded の方が多く含む粒子が多かったがその傾向は顕著であり，かつ濃度の差は少なかった．
４．まとめ
富士山頂・太郎坊において微小粒子を捕集し，TEM-EDS
を用いて分析を行った．両地点ともに硫酸塩の割合が高かった．鉱物は山頂に多く見られた．
更に形状で分類して窒素と硫黄の質量濃度分布を出した．
窒素も硫黄も Eroded particle に多く見られたが，窒素は濃度の差が小さく，硫黄は差が大きかった．
謝辞
本観測は認定 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われました．

図 3 組成と形状分類結果
太郎坊における Single circular or coccoid は殆どの硫酸塩に鉱物が含まれていた．また，山頂・太郎坊共に Eroded
particle の方が硫酸塩類が多く，ほとんどが硫酸塩・硫酸塩+
鉱物と分類された．これは硫酸塩によって浸食されていることを示唆している．
さらに Single circular or coccoid の粒子は電子回折法から明らかな硫酸アンモニウム（（NH4）2SO4））の結晶構造が観察されている 5)ことから，2 種類の粒子に含まれる窒素と硫黄の質
量濃度を比較した結果を図に示す．
① 山頂 2019/7/24 15:00 Single の質量濃度分布

図 4-a 窒素

図 4-b 硫黄② 山頂 2019/7/24 15:00 Eroded の質量濃度分布

図 5-a 窒素

図 5-b 硫黄

参考文献
1) 土井瀬菜（2017）：富士山頂で捕集した大気エアロゾルのバルク/個別粒子分析，東京理科大学修士論文.
2) 吉末百花（2016）：西経 170 度線南北縦断航海で得られた海洋性エアロゾルの個別粒子分布,東京理科大学卒業
論文.
3) https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php
4) 児玉真一（2018）：富士山頂・太郎坊で捕集したエアロゾ
ル粒子の個別分析, 東京理科大学卒業論文
5) Ueda et al. (2011) Morphological features of soot‐containing
particles internally mixed with water‐soluble materials incontinental outflow observed at Cape Hedo, Okinawa, Japan,
J. Geophys. Res., 116, D17207, doi:10.1029/2010JD015565

新型広帯域大気電場測定機器の実証実験
工藤剛史 1, 鴨川仁 2
1. 音羽電機工業株式会社， 2.静岡県立大学
１．はじめに
雷活動の危険性を事前に判断するためには，雷放電発生
前の大気電場等の情報を得る必要がある．一般的に大気電場の計測には，回転型フィールドミル(以下，フィールドミル)が用いられる．晴天静穏時の地表大気電場強度は約 100
V/m 程度と微弱であるが，襲雷時には 10 kV/m 以上に達するため，ワイドレンジに測定できる必要がある．従来のフィールドミルで，サチュレーションを起こすことなくこの問題に対応するには，感度の異なる複数台のフィールドミルによる同時測定が必要であった．そこで我々は，１台のセンサーのみでワイドレンジ計測ができるフィールドミルを共同開発した．気象条件の厳しい富士山頂は，夏期に数度雷雲内に入ることがあるため，過酷環境下で安定して，サチュレーションを起こす
ことなく大気電場を計測できることを検証するのに適する場所
である．そこで，1 号庁舎の屋上にフィールドミルを 1 台設置
し，大気電場の連続観測を実施した．
２．観測
1 号庁舎屋上に単管パイプで固定してフィールドミルのセンサー部を固定した(図 1(a))．建物内部にデータロガー機能を有するデータ受信部を設置し，電源とデータ受信ケーブル
をインレットに通して配線した(図 1(b))．セットアップが完了した 7 月 13 日から撤去する 8 月 23 日までの間，周辺への落雷と台風接近による停電を除いて，安定してデータを取得できたことを確認した．図 2 に 7 月に計測した大気電場強度の時間変化を示し，図 3 に 8 月の同変化を示す．グラフの縦軸
は電場強度を示し，強度の範囲は±100kV/m(50kV/m 毎に補助線)である．7 月 23 日の午前 1:30 頃に富士山頂周辺に落雷が発生したが，フィールドミルはサチュレーションすることなくデータを取得することができた(図 4)．平面校正前のデータではあるが，電場強度の絶対値は 100kV/m を超えていた．GPS の 1 秒ごとのパルス信号についても安定して取得できていることが確認できた．

(a)３．まとめ観測
本実証実験により，気象データや放射線データ，雷電流データ等との比較による詳細なデータ解析が可能になった．．
(b)
図１ 大気電場測定機器 (a) 1 号庁舎屋根に設置したセンサー部 (b) 屋内に設置したデータロガー部＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

図 2 2019 年 7 月に計測した大気電場強度の時間変化

図 3 2019 年 8 月に計測した大気電場強度の時間変化図42019 年 7 月 23 日午前 0-2 時の大気電場強度の時間変化2019 年富士山頂における窒素酸化物の計測
松田響 1，和田龍一 1，緒方智大 1，定永靖宗 2，加藤俊吾 3，大河内博 4，森樹大 5，三浦和彦 5，小林拓 6，
鴨川仁 7，松本淳 4，米村正一郎 8，松見 豊 9，梶野瑞王 10，畠山史郎 11
1.帝京科学大，2.大阪府立大，3.首都大東京，4.早稲田大，5.東京理科大，6.山梨大
7.静岡県立大，8.農研機構，9.名古屋大，10.気象研，11. アジア大気汚染研究セ

２．方法 富士山特別地域気象観測所にて，2019 年 7 月
100

LED onLED off

LED on濃度 /ppb

80
NO
NOy

60
40
20
0
17:14

17:22
時刻

17:30

図 1. NO2 標準試料の測定結果：NOｙ濃度は NO2 標準試料の濃度（約 80 ppb）を示した．17：28 ごろ NO2 標準試料を止めると NOy 濃度は低下した．NO 濃度は LED off の際
は 0 ppb であるが，LED on のときは NO2 が NO に変換され約 25 ppb を示した．NO2 から NO への変換効率は 31±1%と見積もられ，観測結果の補正に用いた．

15 日～8 月 21 日に NO，NO2, NOy 濃度の計測を行った．
NOy 濃度の計測は，市販の Mo コンバータ化学発光分析装

NO
NOy
NO2
NOz

4
3
濃度 /ppb

１．はじめに 富士山は独立峰であり，その山頂は自由対流圏に位置することから，大陸からの越境汚染を調査するのに適した場所であり，オゾン，CO といった微量気体から，粒子状物質まで観測が行われている．大気汚染物質として重要
な窒素酸化物に関して，2014 年に NOx＊，2015 年と 2016 年に総反応性窒素酸化物（NOy），2017 年には越境汚染の指標として重要な NOx 酸化物質（NOz）の計測を行った．NOx
や NOz 濃度を求めるのに必要な NO2 濃度は一般に化学発
光分析法により計測されるが，化学発光分析法では化学干渉があることから正確な NO2 濃度の計測は難しい．2017 年の観測では，化学干渉がなく，NO2 固有の吸収波長を用いることで濃度を正確に計測可能なレーザー分光法を用いてNO2 濃度を計測したものの，装置が大掛かりであり，継続的な計測は難しかった．そこで 2018 年の観測では NO2 を，選
択的に LED 光を用いて NO に分解し，生成した NO を化学発光分析法にて計測する時間分解能は劣るもののコンパク
トな分析手法を検討し，富士山頂での大気計測に応用した．
しかしながら LED の劣化が早く 5 日間のみの計測であった．
2019 年の観測では改良した光分解コンバータを用いて NO2の計測を検討した．

2
1
0
7/11

7/18

7/25
8/1
日付（2019年）

8/8

8/15

図 2. 2019 年夏季富士山頂で観測した窒素酸化物濃度（NO，NOy，NO2，NOz 濃度）
置（Thermo Fisher Scientific, model 42i-TL）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生装置を用いて，観測期間の前後に富士山頂にて行った．NO とNO2 濃度の計測は開発した光分解コンバータに大気試料を通し，LED 光（THORLABS 社，375nm）を 5 分毎にON/OFF することで計測した．NO2 の光分解効率を，NO2
標準ガスを富士山頂にて測定することで求め，NO2 計測値の補正に用いた．大気サンプル装置は 3 号庁舎北側にある
貯水タンク下に設置した．
３．結果と考察 標準試料により求めた NO2 光分解コンバー
タの NO への変換効率の測定結果を図1 に示す．変換効率は 0.31±0.1 と富士山頂での観測期間を通して一定であった．富士山頂の NO，NOy，NO2 および NOz 濃度観測結果
を図 2 に示す．NO，NO2 濃度は，7 月 23 日の停電以降欠損した．図に示した期間の NO2，NOy,, NOz 濃度はそれぞれ最大 0.5 ppb，4.0 ppb，3.8 ppb であった．NO 濃度は検出下限以下（0.2 ppb）であった．
４．まとめ 化学発光分析装置と光分解コンバータを組み合わせた NOz 計測手法を開発し，2019 年夏季富士山頂観測に適用した。NO，NOy，NO2，NOz 濃度を明らかにした．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：和田龍一 (Ryuichi WADA) wada@ntu.ac.jp

富士山頂に流入する大気中粒子状物質のオンライン分析 2019
竹内政樹 1，前田夏穂 1，和田莉緒菜 1，田中 遥 1，田中秀治 1，戸田 敬 2，大河内博 3
1.徳島大学， 2.熊本大学， 3.早稲田大学
１．はじめに経済発展の著しい東アジア地域では大気汚染が深刻化しており，その影響は周辺国のみならず地球規模へと広がっている．日本国内に越境輸送された汚染物質は，自然環境を破壊するだけでなく，呼吸器系や循環器系などの疾患リスクを上昇させる 1)．従って，我が国に流入する
越境汚染物質を継続的にモニタリングして越境大気汚染の実態を解明することは，我々が安全・安心な生活を送る上で極めて重要である．これまでに我々は，水溶性ガ
スの連続捕集器を自作し 2)，
富士山頂の水溶性ガス成分を
高時間分解観測することで，自由対流圏高度における酸性ガスの挙動を明らかにしてきた 3)．一方，本研究では，
社会的関心の高い粒子状物質にも着目し，新規に粒子状物質の連続捕集器を開発することで，自由対流圏高度の粒子状物質に含まれるイオン成分を高時間分解能観測できるシステムの構築を目指した．続いて，本システムを
自由対流圏高度に位置する富士山頂で稼働させ，観測データを詳細に解析することで，日本国内に流入する越境
大気汚染物質の動態について検討した．
２．粒子状物質捕集器の開発と徳島市における観測
Fig. 1 に，本研究で開発した粒子状物質捕集器の概略図を示す．大気サンプルは捕集器の上方より吸引され，エアノズルを通過してチャンバー内に運ばれる．一方，捕集液はエアノズルの真下に送液され，大気と衝突することによりミストが生成される．チャンバー内の粒子状物質は 2 枚の親水性フィルターで捕集・溶解抽出される．その後，粒子状物質はミストにより溶解抽出され，気液分離後，イオンクロマトグラフで測定される仕組みとなっている．新規粒子状物質捕集器を組み込んだ自動分析システムを地表面（徳島市）で稼働させ（2019 年春季，37 日間），その捕集効率を測定したところ，いずれの成分（Cl-, NO3-，SO42-）でも>98.4%と良好な結果を得た．また，連続観測後に捕集器の状態を確認したところ，フィルターの破損等もなく捕集器の耐久性についても問題ないことが明らかとなった．Fig. 2に，徳島市における観測期間中（37 日間）の主要陰イオン
成分濃度を測定時刻毎に平均化したときの日内変動を気温，相対湿度のデータとともに示す．いずれのイオン成分
も朝方に濃度の増加がみられるが，これは通勤ラッシュや始業による汚染物質の排出量が増加したためと思われる．
3 成分のうち，NO3-で昼過ぎの明確な濃度減少がみられた．
これは揮発性の高い NO3-が気温上昇により HNO3 へと気化したためであろう．3 成分とも夕方に濃度が増加している．
これは，帰宅ラッシュによる排出量の増加に加え，気温の低下によるガス成分の粒子化が促進したためと思われる．
この後，夜間から朝方にかけて濃度が減少しているが，こAir inWater in

Paper filter&
Polycarbonate filter
Air out

Water out

Fig. 1 Particle collector.
Rush
hour

Rush
hour

SunriseSunsetFig. 2 Circadian variations of average particulate Cl-,
NO3-, and SO42- concentrations and meteorological data
during spring in 2019 at Tokushima, Japan.

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：竹内政樹 (Masaki TAKUEHCI) masaki.takeuchi@tokushima-u.ac.jp

NO3-

A

SO42-

Mt. FujiCn = 1421.17 nmol m-3

B
SO42-

NO3-

n = 300.10 nmol m-3

Fig. 3 Temporal variations of average particulate NO3and SO42- concentrations and meteorological data during
summer in 2019 on the summit of Mt. Fuji, Japan.
れは気温の低下によるガス成分の粒子化よりも，工場等の終業による排出量の減少の影響が大きいためと思われる．
このように，主要陰イオンの日内変動は，それぞれの要因が複雑に影響しあい，濃度の増減を繰り返しているものと思われる．
３．富士山頂における観測
Fig. 3 に，構築した大気粒子状物質の自動分析システム
を富士山頂（標高 3,776 m）で稼働させ（2019 年夏季，10 日間），粒子状 NO3-と SO42-を連続測定したときの結果を示す．
NO3-と SO42-の濃度変化は類似しており，観測開始頃と中頃に高濃度となる傾向がみられた．両成分の平均濃度は，
NO3-が0.322 nmol/m3，SO42-が 0.481 nmol/m3 となり，いずれの成分も先に徳島市で観測された値よりも 50 倍程度低濃度で存在していた．Fig. 4 には，観測期間中に富士山頂に流入した気塊を後方流跡線解析した結果を示している．総濃度をみると，気塊 A が高く，気塊 B と C で低くなった．気塊 B，C は海上を通過しており，大陸の汚染源を通過していないため，比較的清浄な気塊であると思われる．一方，
気塊 A の総濃度は，気塊 B，C に比べて 3 倍ほど高く，ア
ジア近隣諸国から排出された大気汚染物質が富士山頂に流入した結果を反映しているものと思われる．
４．おわりに
富士山頂に流入する粒子状物質を自動追跡するために，新たな粒子状物質捕集器を開発した．本捕集器は自作のウエットデニューダー2,3)と組み合わせて使用することができ，
粒子状物質の捕集効率は，98.4%以上と良好な結果を示

NO3SO42n = 64
0.31 nmol m-3

Fig. 4 Average particulate NO3- and SO42- concentrationsclassified according to the pattern of air parcel trajectory.
The line width of the arrows shows the relative frequencyof total air parcel trajectory. The numerical values andconcentrations below the circular graphs show the sample
number and the sum of the concentrations of NO3- andSO42-, respectively. The size of circular graphs is
proportional to the numerical values.
した．また，地表面では 1 ヶ月以上，富士山頂においては少なくとも 10 日間は連続測定が可能であり，耐久性においても問題ないと言える．この捕集器を用いた大気粒子状物
質のオンライン分析システムを構築し，富士山頂における粒子状物質の連続観測を行ったところ，海洋から流入した気塊は比較的清浄であり，アジア大陸を通過した気塊には
高濃度の NO3-，SO42-が含まれていることが明らかとなった．
謝辞
本研究を進めるにあたって，公益財団法人 アサヒグル
ープ学術振興財団より，研究補助をいただきました．厚
く御礼申し上げます．また，富士山頂における大気観測
では，認定 NPO 法人 富士山測候所を活用する会の皆様に大変お世話になりました．
参考文献
1) Jarvis, D. L., Leaderer, B. P., Chinn, S., Burney, P. G.
(2005). Indoor nitrous acid and respiratory symptoms andlung function in adults. Thorax, 60, 474-479.
2) Takeuchi, M., Tsunoda, H., Tanaka, H., Shiramizu, Y.
(2011). Parallel-plate wet denuder coupled ion
chromatograph for near-real-time detection of trace acidic
gases in clean room air. Anal. Sci., 27, 805-810.
3) Takeuchi, M., Miyazaki, Y., Tanaka, H., Isobe, T., Okochi,
H., Ogata, H. (2017). High time-resolution monitoring of
free-tropospheric sulfur dioxide and nitric acid at thesummit of Mt. Fuji, Japan. Water Air Soil Pollut., 228,
Article: 325.

富士山剣ヶ峰における風の観測及び風速計の特性調査
安部大介 1 大塚靖子 1 吉田一成 1 鴨川仁 2
1.株式会社ウェザーニューズ, 2.静岡県立大学

１．はじめに富士山の剣ヶ峰に設置した観測機で風速・風向を観測し、風速計の特性を調査した。2 種類の観測機（試作機 wni02、
Vaisala 社製の観測機）で計測した観測データを、近隣のウィンドプロファイラ（河口湖・静岡）の観測値から推定した剣ヶ峰の風速と比較した。ここでウィンドプロファイラ（河口湖、静岡）を用いた山頂の風速の推定においては、ウィンドプロフ
ァイラの観測高度の中で、富士山の山頂に最も近い高度で観測された風速データとアメダス（剣ヶ峰）で観測された風速の相関から剣ヶ峰の風速を推定するための関係式を作成し、ウィンドプロファイラの風速から剣ヶ峰の風速の推定値を
計算した。

２．結果
風向が約 170°から 210°の時、wni02、Vaisala 社製の観測機ともに風速の観測値は近隣のウィンドプロファイラのデータから推定した風速の値よりかなり小さくなった。今回の調査結果から、観測機器の設置環境や地形の影響によって強風を十分に観測できないケースがあることが分かった。
３．おわりにできるだけ実際の風速に近い値で剣ヶ峰の風速の観測データを得るために、来シーズンは機器の設置環境ならびに斜面を吹き上がる風の鉛直成分も考慮した上で、観測方法
及びデータの補正方法を検証していきたい。

図 1. 富士山（剣ヶ峰）で観測した風速・風向および。ウィンドプロファイラーの観測データから計算した山頂の風速の推定値＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：剣峰太郎 (Minetaro KEN) tyo-ofc@npofuji3776.org

図 2. アメダス（剣ヶ峰）とウィンドプロファイラの風速の相関（左：河口湖、右：静岡）。
期間：2003 年〜2004 年（7 月 1 日〜9 月 30 日）。

ライブカメラによる光学観測鴨川仁 1, 趙泰勇 2
1. 静岡県立大学， 2. 株式会社 Cho&Company
１．はじめに
様々な研究分野で求められている山頂でのその場(insitu)
光学観測を，高性能ライブカメラ機器を用いて夏季期間 24 時
間観測を行う．
２．観測
本プロジェクトのライブカメラによって撮影された静止画・動画は，夏期観測参加研究者に提供しており，これらはそれぞれの研究のデータ解析に用いられている．過去では大気電場変動と雲海の形成について議論したなどの成果が得られている．現在では，従来から必要とされていた大気化学研究
だけでなく，積乱雲の上部にできる Jumping Cirrus などの研究にも用途が広がっている．そのためライブカメラでの映像の質の向上は，常に求められており，従来使用していた低画
質カメラから高画質のカメラの変更が求められていた．カメラの機能としては７月上旬から８月下旬までの夏季中ライブカメラの屋外運用，リアルタイム動画配信およびデータのローカ
ル 保存が 必要とさ れ る ． こ こ で 本研究に お い て は ，Cho&Company 社 の MORECA (MOBILE REMOTECAMERA)を用いた．画質は 1280x720（高品質モード時）であり，動画コマ数は 10fps (変動）となっている．設置方向と設
置数については過去本 NPO において行われていた低画質カメラでの東西南方向３台から，東方向 1 台のみ変更した．ラ
イブカメラの動画は NPO の公式サイトから Youtube のシステ
ムを組み込むことで常時動作確認できるほか，一般公開とした．そのため環境省・山梨県・静岡県による富士登山のための総合サイト「富士登山オフィシャルサイト」などからもリンクを貼り，多数の登山客や富士山に興味のある一般市民に活用されている．MORECA は低照度カメラであり赤外線カメラに比べて夜間に光源が取れる場所ではより映像が鮮明である（図 1）．

(a)

(b)

(c)

(d)
図１ MORECA による東方向の映像 (a) 御来光 (b) 夜景(c) 神奈川方向の全容 (d) 積乱雲の発達時．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

３．アクセス解析
次に，一般公開としたことによる利用者の反応を分析した．
公開ホームページへのアクセス状態をしらべるために 7 月12日に Google Analytics を設定した．その後，7 月 29 日に『富士登山オフィシャルサイト』(環境省・山梨県・静岡県による富士登山のための総合サイト)，8 月 7 日に『あっぱれ富士山』(夏期シーズン限定の登山情報サイト)からそれぞれリンクを貼った．夏季期間中のアクセス総ユーザー数は 17,003 ユーザーであった（図 2）．
アクセスが多かった日は①860 ユーザー(8 月 14 日)②837
ユーザー(8 月 21 日)③825 ユーザー(8 月 15 日)である．また，図 3 に示された詳細分析によれば，(a) デバイス別ではモバイルが半数以上(55%)を占めている．(b) 流入元別ではReferral (参照元サイト＝リンクを貼られたサイト)が 70%を占めており，(c) その内訳は①「富士登山オフィシャルサイト」が40%，②「あっぱれ富士山」（夏期シーズン限定の登山情報サイト）が 24%で，この２サイトで 3 分の 2 を占めている．ただし，②はリンクを貼った時期が 8 月 7 日と遅かったので通算では①より少ないが，それ以降の割合では①を上回り最多となっている．なお，(b) 流入元別の Direct (ブラウザのブックマークなど他のサイトを経由せずに来るアクセス)は 23％で会員の方や夏期観測参加者などはこれに該当すると想定される．

図 2 Google Analytics によるアクセスユーザー数の時系列分布 (2019/7/1-2019/8/31)

(a)

(b)

(c)
図 3 利用者分析 (a) 利用デバイス，(b) 流入元，(c) 参照元の内訳．

ELTRES を用いた富士山頂通年科学計測加藤俊吾 1, 2, 荒島謙治 3 鴨川仁 4,2
1. 首都大学東京, 2. 富士山測候所を活用する会，
3. ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社, 4. 静岡県立大学
１．はじめにソニーは，高感度であることから遠距離や高速移動中でも安定的な無線通信を実現できる新たな低消費電力広域ネット
ワーク技術：ELTRES(エルトレス)を開発した．本無線通信技
術は，空中線電力が 20mW の免許不要の特定小電力（SubGHz）無線でありながら，見通し 100km 以上の通信距離，および時速 100km 以上の高速移動中でも通信可能という特長を持つ．また ETSI（European Telecommunications Standards
Institute）において国際標準規格として公開された．ELTRES対応通信モジュールは商品化されており，2019 年秋に「ELTRES IoT ネットワークサービス」が開始予定である．本研
究は，ELTRES を使用し，火山ガスおよび地磁気観測の越冬計測およびデータ転送を行った．

サーと接続して計測する越冬実験を行った．また，ELTRESの新しい機材の安定稼働を確認する為，2018 年から動作している越冬機器 1 台を残置した．

２．富士山頂での ELTRES の概要
2018 年 8 月 22 日に開始した越冬通信実験では，富士山測候所の屋内窓際に ELTRES の送信機 4 台を設置して温度データを 920MHz の電波として空中線電力20mW で送信し，100km 以上離れた東京都心を含む複数の実験受信局で安定受信し，1 年間の連続通信（送信頻度は 3 分に 1 回）に成功した．送信機を越冬設置することで，夏季観測が終了して無人となった測候所内の温度データをリアルタイムに把握することができた．冬季に商用電源の供給が無く通信手段が限られる富士山の山頂から，単一型リチウム一次電池 6 本だけ
で 1 年間の通信を実現できたことで，電源をあまり気にせず
極地での環境科学の測定・研究を行うことができる．さらに，
受信信号強度のデータを蓄積することで，気象変化による
920MHz 通信への影響がないことを確認できた．2019 年は，新たにアナログ 2ch 接続が可能な ELTRES 端末を使用し，火山ガスセンサーを接続して計測する越冬実験と，地磁気セン４．地磁気観測
次に，噴火予測おいて重要な役目を担う全磁力観測を山頂で将来行うべく，観測システム全体の動作確認を測候所内において行う．全磁力測定は測候所内で行っているため測定値は意味をなさないが，ELTRES の通信，バッテリーの稼働など含めたシステムの動作を確認する．ただ越冬観測に入る前 2019 年 8 月 24 日~25 日に屋外で臨時観測を行い測定値の妥当性は評価した．火山性ガス観測と同様，2020 年 2 月
末の時点では，システムは問題なく稼働していることが確認されている．

３．火山ガス観測
富士山頂での火山性ガスの越冬観測を目的として，閉所
前に SO2 センサーおよび H2S センサーを設置し，これらの測定データを ELTRES により web サイトにリアルタイムでアップ ロ ー ド し て 閲 覧 で き る よ う に し た（http://npo.fuji3776.net/info/H2S-monitoring2019.html）．これらの測器は鉛蓄電池で駆動させており，電源解析では 2020 年の開所まで動作しつづける．2020 年 2 月末時点では順調にSO2 および H2S の測定データをリアルタイム配信している．

５．まとめ
現原稿執筆の段階では，越冬観測は終了していないが，順調に，ELTRES を用いた富士山科学計測ができる見込みができた．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

図 2 測候所内の送信機の温度データ(最低値/日)．期間は 2018/8/22~2019/8/21．

図 3 火山ガス計測 のリアルタイムデータ（例：2019 年 9 月 25 日）．

図 4 火山ガス計測 のリアルタイムデータ（例：2019 年９月 25 日）．

成蹊高高度発光観測カメラによる富士山頂カメラとの同時観測
宮下 敦 1 , 藤原 均 1 ， 鈴木智幸 2 ，鴨川 仁 3
1 成蹊大， 2 学芸大， 3 静岡県立大
１．はじめに富士山頂と同じスペックの学芸大学スプライト観測システ
ムが，2013 年から成蹊中学高等学校屋上で稼働している 1) ．
2018年度から，教材作成を主たる目的とした独自の観測カメ
ラを成蹊大学理工学部に設置して，流星，TLEs 等の高高度発光現象の観測を開始した．2019 年は，通年で観測を実施
し，8 月には富士山山頂の学芸大学観測カメラとの同時観測に成功した．
本稿では，成蹊高高度発光観測カメラシステムの現状について報告する．
２．成蹊高高度発光観測カメラシステム(表 1)
成蹊システムは，基本，学芸大システムと同様のスペックの機材を用いているが，2 台のカメラシステムを同架して，同じ方向を撮影し，1 台にはフロント側に天体観測用の簡易分光フィルターをつけてスペクトルを動画撮像できるようにしてある点が特徴である(図 1)．
撮像が安定するまでは，メンテナンスを容易にするために，観測カメラシステムは成蹊大学校舎ベランダに設置して表 1. 成蹊高高度発光観測カメラシステムの概要
・カメラ:WATEC-902HX, 752×582 CCD, 最低照度 2.5
×10-6 lx
・レンズ: Spacecom TV1634DC, 1.6 - 3.4mm 広角ズーム
・時刻記録:GHS-OSD
・動画キャプチャー:IODATA GV-USB2
・PC: ASUS X540LA
・簡易分光フィルター: Paton Hawksley SA200
・キャプチャーソフト: UFOCapture(A) 記録部

いる．昼間の太陽光による機材の劣化を防ぐために，画角
は北極星を中心として，東西方向約 60 度，地平から仰角
50 度までの範囲を撮像している．また，安価な電源タイマー
を用いて，観測時間をコントロールしている．通常は，22 時
JST～翌日 6 時 JST まで撮像を行っている．夕方から夜 22時くらいまでの間は，鳥やコウモリの他，学内警備などの影響を避ける必要がある．ただ，気象条件を見て，遠方の TLEが期待できるときなどは，観測開始時間を繰り上げることもある．
キャプチャーの条件はソフトウェア上で設定し，特に人工的な光源がある部分については画像マスクをかけている．しかし，長時間録画が止まらない原因を調べると，冬に木立が枯れて，それまで入らなかった街灯のちらつきがトリガーになっていたこともあった．
8TB 外付け HDD に記録された画像は，基本は翌朝にキャプチャー画像を確認して，高高度発光+雷光と思われるもののみを別のフォルダーに移して保管している．
３．観測結果2019 年 1 年間で，流星・雷光・TLEs など 298 イベント，動画容量(avi 形式)で 871 GB の記録ができた．うち，スプライト
映像は 2 イベントで，富士山頂観測期間中に撮影できたのは，2019/8/8 21:04:38 JST の 1 イベントであった(図 2)．
残念ながら，このイベントのときにスペクトル用カメラはソフトが落ちていて，記録ができていなかった．流星に関して
は輝線スペクトルが取得できている．記録されているスプラ
イトの輝度から見て，動画と同時にスペクトル観測も可能と考(B) カメラ部分
図 1. 成蹊高高度発光観測カメラシステム構成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：宮下 敦(Atsushi MIYASHITA) miya@st.seikei.ac.jp

えられる．
４．今後の課題
1) 大学校舎ベランダに仮設しているので，視野が制限され，人工的な光源の影響を受けるため，設置場所を変更する予定である．
2) 撮像用PCのスペックが不足しているのが主な原因で，システムが落ちることが頻繁にあるため，PC のスペックを上げて安定した撮像を目指す．
3) 学芸大システムと同様に，学外からもリモートメンテナン
スできるネットワーク環境を導入する．
4) 撮像した動画のアーカイブを構築する．
5) 撮影したスペクトルの解析を含めて，理系大学初年級の高高度発光画像を活用した教材を開発する．

6) 将来的には，超高感度カメラシステムと狭帯域バンドパス
フィルターによる薄明時(できれば昼間も)の高高度発光現
象の動画撮像テストを行いたい．
7) 今回，富士山頂と同時観測に成功したので，主として流星観測に用いられている夜間高感度カメラを運用している観測者に呼びかけをして，富士山頂での観測期間に視野を指定してキャンペーン観測も可能になると考えられる．
参考文献
1) 鈴木智幸，鈴木裕子，鴨川 仁，宮下 敦，(2014)， 高校へのスプライトの親雷雲観測用教材の展開．学芸大紀要，自然科学系，66, 33-38.

(A) 成蹊学園(吉祥寺)(B) 富士山山頂図 2. 成蹊学園と富士山頂で同時観測に成功したスプライト画像

旧富士山測候所における科学観測の火山防災・減災への活用可能性の考察
伊藤有羽 1
1.慶應義塾大学
１．はじめに富士山は, 日本で最も標高の高い美しい独立峰で, 2013年 6 月には, 関連する文化財群も含めて「富士山 − 信仰の対象と芸術の源泉」として世界文化遺産に登録された.
開山期間には多くの登山客が訪れ, 夏の二ヶ月間に 20 万人を超える 1). 年間を通してもその景勝や構成資産を目的に多くの観光客が訪れる. 静岡県, 山梨県の 2018 年度の観光入込客数では, 富士山周辺エリアでそれぞれ 3368 万人, 1850 万人と発表されている 2, 3).
富士山は活火山であり, 周辺エリアでは火山防災マップの作成をはじめ防災の取組みが活発である. 筆者も, 防災教育の研究会に修士学生として所属し, 富士山エリアを中
心に外国人観光客の防災をプロジェクトとしている. 研究会
では社会科学の視点から人々の防災意識に切り込むことが多く, 火山・噴火という自然現象を災害のもととして扱ってはいるが自然科学的観測・研究分野とのすれ違いを感じた.
2019 年夏期の富士山エリアの観光客へのインタビューや旧
富士山測候所での観測補助を通し, 同測候所における科学観測の火山防災への活用可能性を考察した.
２．科学観測富士山周辺においては防災科学技術研究所によって地
震計・傾斜計が 6 地点, GPS が 4 地点に設置され, 深部低周波地震を中心に火山活動が観測されている 4). 2000 年 10月から 2001 年 5 月には, 頻繁な深部低周波地震が観測され, 火山災害影響の評価と対策を採る必要性が示されたことに対応する形で, 内閣府の指揮のもと, 富士山ハザードマ
ップ検討委員会（現富士山火山防災対策協議会）が設置された 5). 同時に, 2001 年から 2004 年に 3 つのサブテーマ「低周波地震とマグマ蓄積過程の研究」「噴火履歴の研究」「情報の高度化の研究」を持つ学術的研究がなされ, 科学観測としては地震・地殻変動・地電位観測が行われ, 低周波地震の震源位置, 低比抵抗域の存在, 火山活動にともなう顕著な地殻変動の異常はないことなどが報告された 5). 2002
年の広帯域 Magnetotelluric 観測では富士山全体の抵抗域の構造が明らかとなっている 6). Magnetotelluric 観測は現在行われていない.
火山ガスに関する科学観測については, 本 NPO 法人富士山測候所を活用する会が，火山ガス起源の二酸化硫黄
ガスのモニタリングを行っている 7)．

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：伊藤有羽(Yu ITO) yuito@keio.jp

３．人々の防災意識
静岡県富士宮市に在住する人に富士山噴火に対する意識をインタビューでは, 「… テレビで防災に関わるニュースが多いから, 気にかけているよ. ハザードマップ（富士山火山防災対策協議会による富士山噴火の被害を想定した災害予測地図）も新しいものが出るみたいで, 家の場所が大丈夫か知りたいのだけれど. 新聞の折り込みに入るのかね.
… 」と聞いた. 実際に噴火が起きた時の行動や対応などは具体的に考えたことはなかった. また, 富士宮口から富士登山をした外国人観光客15人の話も聞いた. 彼らは富士山が噴火する可能性があることを知らず, また半数は地震に関しても日本では地震が頻繁に起き, 富士山周辺も大きな地震が起こることがあるということを知らなかった. 地震を体験した
ことのない人もいた. 旅先での防災行動を何か行っているかという問いには, 全員が何も行っていない・意識していないと答えた. 富士山周辺に住む人と観光客合わせて 20 人にインタビュー をしたが, 富士山山頂に観測施設があると知っている人はいなかった. 防災に関しても, 地震を意識する人はいたが, 噴火に対して具体的な防災行動を取っている人はいなかった.
旧富士山測候所においては, 火山活動の観測を磁場観測含め拡充させること, 観測を夏期に限定せず自動化したリアルタイムモニタリングを可能にすることが, 噴火予測の材料となり, 減災・防災に繋がると考える. また, 行政や研究者
のみの防災とならないよう, 人々へ科学的知見や観測結果を踏まえた富士山が活火山であることの認知と防災啓発も必要となる. 地元メディアへの露出をはじめ短期的に富士山エリアに滞在する観光客・登山客への効率的なアプロー
チ方法もあるだろう.
４．今後
インタビューを通しての人々の防災意識調査を行なったが,筆者の質的調査に対する理解の浅さが悔やまれた. 「質的社会調査の方法-他者の合理性の理解社会学-」(岸他,
2016)や「質的調査の方法〔第 2 版〕: 都市・文化・メディアの感じ方」(工藤他, 2016)などを参考に今後の調査は行う.
参考文献
1) 環境省（2019）. 令和元年夏期の富士山登山者数について（お知らせ）, http://kanto.env.go.jp/pre_2019/post_162.html.
2) 静岡県（2019）. 平成 30 年度静岡県観光交流の動向,

https://toukei.pref.shizuoka.jp/kankouseisakuka/data/21010/documents/h30kankoukouryunodoukou.pdf.
3) 山梨県（2019）. 平成30年山梨県観光入込客統計調査
報告書, https://www.pref.yamanashi.jp/kankou-k/documents/h30houkoku.pdf4) 防災科学技術研究所. 第 125 回火山噴火予知連絡会
資料5) 藤田英輔(2009). 火山噴火予知研究の現状と今後の課題．科学技術動向 2009 年 1 月号，20-33.
6) K. Aizawa, R. Yoshimura, N. Oshiman, K. Yamazaki, T. Uto,
Y. Ogawa, S.B. Tank, W. Kanda, S. Sakanaka, Y. Furukawa,
T. Hashimoto, M. Uyeshima, T. Ogawa, I. Shiozaki, A.W.
Hurst. (2005). Hydrothermal system beneath Mt. Fuji
volcano inferred from magnetotelurics and electric selfpotential. Earth Planet. Sci. Lett., 235, 343-355.
7) 加藤俊吾ら (2020), ibid.

日本エクアドル外交樹立 100 周年記念友好登山隊
研究実施状況報告(於:エクアドル)
中谷 康司
中央大学経済学部准教授・同保健体育研究所研究員
研究の意義と目的
富士山などの自然環境を利用したトレーニングにより、4,000m 級以上の高山に向かう前に高所環境への順応 を獲得する試みが行われ、トレーニング前後でのいくつかの生理的指標の変化から順応の効果が示されています 1)。
しかしながら、その詳細は不明な点も多く、現地でのパフォーマンスとの関係も明らかにされていません。
そこで、本研究は同一登山隊(5,000m~6,000m 級の海外登山を予定)の参加者 14 名に対し、富士山測候所 (以下、測候所)を用いた事前調査【8 月 17 日~19 日】、および現地調査(エクアドル)を実施し、事前調査の 生理学的データ(後述)と、現地(ベース 4,800m 付近など)でのデータ、
また現地登山活動でのパフォーマンスの比較を行うことを目的としました。
特に、睡眠時の体内酸素環境は睡眠の質に影響し、登山活動のパフォーマンスに大きく影響するものと考えられます。また、酸素の摂取状況はエネルギー代謝に大きく影響することから、血中のグルコースレベル、乳酸レベル、ケトン
体レベルに変化がある可能性があります。従って、本研究では、特に睡眠中の血中酸素濃度推移とまた上記の生理学的な数値に注目して研究を行いました。
本研究で得られたデータは、高所医学の進歩に貢献す
るとともに、近年、盛んに企画されている高所観光(高所へのガイド登山を含む)を、短期間の準備で安全に実施できるようにするための新たな知見を提供できる可能性があります。また、限られたエネルギー補給の中で実施されるエク
スペディションチャレンジにおけるエネルギー動態を明らかにすることにも貢献する可能性があります。
エクアドルでの高所測定は、現地での登山活動中、高所であるにもかかわらず、山小屋(4,800m)、交通(車、テレフェリコ)などが利用できる特殊な環境が揃っていることで可能となりました。また、今回は登山隊であるため、多くの方が同一の行程、同一環境にある状況で測定できるため、大変貴重なデータを収集することが出来ました。実際には、
スケジュールの進捗など、様々な理由で必ずしも予定した
データの全てを測定することはできませんでしたが、今後、更なるチャンスがあれば、より有効な実験を実施することが出来ると考えられます。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：中谷康司 (Yasushi Nakatani)

測定実施状況
実施日程: 2019 年 9 月 1 日(日)~14 日(土)対 象 者:14 名(日本エクアドル外交関係樹立 100 周年記念友好合同登山隊)
測定項目:SPO2、心拍数、血圧、急性高山病(AMS)スコア、
乳酸値、ケトン体値、血糖値
あくまで調査は任意での参加とし、測定への全部、一部の不参加を妨げませんでした。
測定場所:成田空港、キト市内、各登山活動
測定タイミング:標高変化時、キトおよび高所(4,800m)滞在
中、行動中など なお、SPO2 については可能な範囲で就寝中継続して記録しました。
参加者 4 名(体力的に十分な余裕が期待される若年者)については ピチンチャ登下降時もSPO2 の継続測定を実施しました。
※本研究は、中央大学保健体育研究所倫理委員会から承認を受けている研究計画「登山時の血中酸素濃度・
心拍数・乳酸値・血糖値・ケトン体値の動態把握」(受付番号 19-4)の範囲内で実施しました。
実験担当者:中谷 康司(中央大学経済学部准教授・同
保健体育研究所研究員・博士(医学))参考文献
1) 日本登山医学会編 急性高山病(高山病と関連疾患の診療ガイドライン) 中外医学社, pp.1-12,2017

測定の実施予定と実際の実施状況
日程
標高（m）
タイミング

登山班

0

基本測定

9月1日

成田空港集合後

ホテル到着後
9月2日

トレッキング班 実施状況
基本測定

&血糖値測定装置取付け

〇

基本測定

×

基本測定

×

&夜間 SPO2（8 名）

2,800

〇

起床時

基本測定

基本測定

〇

テレフェリコ乗車前

基本測定

基本測定

〇〇
〇
×
継続

3,000

＆行動中 SPO2(4 名)

3,950

テレフェリコ下車後

4,698

展望台

4,784

山頂

基本測定

4,698

展望台

行動中測定再開

3,950

テレフェリコ乗車前

基本測定

基本測定

×

3,000

テレフェリコ下車後

基本測定

基本測定

〇

2,800

出発前

×

3,914

キロトア湖到着キロトア湖
出発前コトパクシ車止め

基本測定
基本測定基本測定
基本測定基本測定
基本測定

基本測定 基本測定基本測定
基本測定行動中測定終了

9月3日

基本測定

〇
継続

9月4日

3,914
9月5日

4,500

×

基本測定

3,400ｍ

基本測定基本測定〇×&夜間 SPO2（8 名）

2名

起床時

基本測定

×

4,800

山小屋

基本測定

〇

2,800

キト市出発時基本測定基本測定
基本測定

×
〇
×

&夜間 SPO2（8 名）

6名

起床時

基本測定

×

4,800

山小屋

基本測定基本測定

2,800

キト市到着

〇
×

4,800

9月6日

×

ホセリバス小屋到着就寝
前

9月7日

チンボラソ山小屋到着就
寝前
9月8日

9月9日
9 月 10 日

4,800

２０１９年富士山での雷活動高エネルギー放射線観測
鴨川仁 1, 榎戸輝揚 2, 和田有希 3, David Smith4, 鈴木智幸 5
1. 静岡県立大学, 2. 理化学研究所, 3. 東京大学,
4. カリフォルニア大学 サンタクールズ校, 5. 東京学芸大学
１．はじめに自然に存在する放射線として，1900 年前後に Becquerel
や Curie らが発見した地殻由来のもの(ウラン鉱)，1912 年にHess が発見した宇宙線がある．そして近年，雷活動及び雷雲に伴う高エネルギー放射線が発生していることがわかってきた 1) ．この高エネルギー放射線は，落雷時に発生する数ミ
リ秒オーダーのショートバーストと，雷雲の通過時に発生する数秒から数分オーダーのロングバーストとの 2 種類に分類
さ れ る． こ れ らの 放射 線バ ー スト の 発生 機構と し て ，Relativistic runaway electron avalanche(RREA)説が提案されている 2) ．RREAは宇宙線などから生じた電子が，雷雲内部の強電場で加速され逃走電子(Runaway electron)となり，空気分子と衝突して雪崩的に電子を生じさせ，制動放射による高エネルギーの放射線を放出するメカニズムである．
本研究では，2013 年及び 2016 年に富士山頂で観測された夏季雷雲起源のロングバーストの観測のような事例を得るために，観測を行った．
２．観測方法と結果
夏季雷雲の雲底高度は数 km にも及び，雷活動及び雷雲に伴う高エネルギー放射線を地上で観測することは，大気中の減衰によりほとんど不可能である．そこで 7 月から 8月にかけて，雷雲に接近することのできる高度 3,776m の富士山頂にてロングバースト観測を行った．2013 年には富士山測候所 1 および 3 号庁舎に放射線測定装置(GROWTH)を設置した．さらに放射線バーストの源である雷放電や雷雲の挙動を検知するため，1 号庁舎屋根に大気電場観測装置(音羽電機社製フィールド・ミル) (工藤＆鴨川)を設置した．
その結果，本年度は雷活動が山頂に幾度かあったものの(図 1)，高エネルギー放射線は検知なされなかった．(図 2)

図 1 Blitzortung による対地雷観測．

図 2 GROWTH によって得られたエネルギー別放射線カウン
ト値＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：鴨川仁 (Masashi Kamogawa) kamogawa@u-gakugei.ac.jp

参考文献
1) J. R. Dwyer et al. (2012). High-Energy Atmospheric Physics:
Terrestrial Gamma-Ray Flashes and Related Phenomena,
Space Sci. Rev., 173, 133-196.
2) A. V. Gurevich et al. (1992). Runaway electron mechanismof air breakdown and preconditioning during a thunderstorm,
Phys. Lett. A, 165, 463-468.

富士山頂を活用した災害時 LPWA 通信の検討
湯瀬裕昭 1，鍋田真一 2，菅原巧貴 3，鴨川仁 1
1. 静岡県立大学，2. 城南静岡高等学校，3. テクノサイト
１．はじめに
東日本大震災では，広範囲で停電が起き，地震の揺れや津波などによる建物や人的な被害が大きく，特に津波の襲った沿岸部では，長時間にわたり停電や通信の途絶が続いた．今後，南海トラフ巨大地震や首都直下地震の発生が懸念されている．南海トラフ巨大地震が起きた場合，非常に広範囲にわたって被害を受け，静岡県でも長時間の停電と通信の途絶が起きる可能性が高い．このような状況でも，広域で情報伝達が行える通信手段が求められている．
２．LPWA の通信実験
停電や通信途絶などが発生する大規模災害時の通信手
段の一つとして LPWA（Low Power Wide Area)の活用を考えている．静岡県内における広域での通信を確保するために
LPWA の送受信局を富士山頂に設置した場合，どの程度の範囲まで通信可能かを調べるため，実際に富士山測候所にプライベート LoRa の中継装置を設置し，下界から富士山頂の中継装置向けに通信を行い，そこから中継された通信を下界で受信する実験を行った．LPWA 通信の機器として，
GREEN HOUSE 社の RM-92A シリーズ用開発キットを使用した．予備実験として，2019 年 8 月 11 日の御殿場口から富士山頂への移動中に通信実験を行った．その後，8 月 11 日
から 8 月 25 日まで富士山測候所に LPWA 中継装置を設置した通信実験を行った．LPWA 中継装置は単 3 乾電池 4 本で駆動した．
(1) ブルドーザ登山時の通信実験（移動実験）
御殿場口新五合目の駐車場に LPWA の送受信装置を設
置（図1）し，ブルドーザ内に設置したLPWA中継装置（図2）

図 2 ブルドーザ移動中の通信実験の様子との間で通信実験を行った．約 10 秒ごとに駐車場の LPWA
送受信装置からデータを送信し，ブルドーザの LPWA 中継装置でデータを受信し，そこから駐車場の LPWA 送受信装置にデータを送り返したが，登坂の途中でデータ通信が途切れがちなエリアがあり，山頂が近づくにつれて通信ができなくなった．
(2) 富士山測候所からの通信実験（固定設置実験）
最初に，2 号庁舎談話室の窓に LPWA 中継装置を設置し，静岡県立大学に設置した LPWA 送受信装置と通信ができるかの確認を行った．通信できることを確認した後，本格的に通信実験を行うため，１号庁舎 2 階の窓に LPWA 中継装置を設置した（図 3）．その後，以下に示す通信実験を行った．
① 静岡県立大学と富士山測候所の間で通信中継の実験② 静岡県立大学から送信されたデータを富士山測候所で中継し，水ヶ塚公園駐車場で受信する実験③ 富士川河口近くの河川敷と富士山測候所の間で通信中
継の実験④ 島田市の蓬莱橋近くの河川敷と富士山測候所の間で通信中継の実験
⑤ 島田市の牧之原公園と富士山測候所の間で通信中継の実験
富士山測候所に設置した LPWA 中継装置を介して行った①から⑤までの通信実験は全ての地点での通信に成功し，富士山測候所で中継した最長の地点は牧之原公園である．
次に，富士山測候所経由の通信の安定度の定点調査を行うため，静岡県立大学に設置した送受信装置から富士山
測候所の中継装置を介した送受信を定期的に行い，数日に図 1 御殿場口での通信実験の様子＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
連絡先：湯瀬裕昭 (Hiroaki YUZE) yuze@u-shizuoka-ken.ac.jp

本実験で，中継装置の設置地点と送受信装置を設置して実験を行った地点を地理院地図（国土地理院）の上に示す（図 5）．本実験により，富士山測候所から最長で約 81km 離れている地点からの通信を中継できることが確認できた．また，約 48km 離れている静岡県立大学との間で昼夜問わず
数日間にわたって通信できることも確認できた．しかし，富
士山測候所から半径 81km 内であれば，全ての地点と通信できるわけではなく，本実験では間に障害物がなさそうな地点を選んで実験を行った．

中継地点

約81km

図 3 １号庁舎 2 階での通信実験の様子

富士川河川敷

静岡県立大学牧之原公園

蓬莱橋

図 6 中継と送受信の実験地点

図 4 牧之原公園での通信実験の様子
わたって電波強度のデータを取得した（図 5）．この実験は，途中で乾電池を交換し，2 回に分けて行った．静岡県立大
学と富士山測候所の間でほぼ安定して通信できることを確認できた．

図 5 静岡県立大学での通信実験の様子

３．おわりに富士山頂の高さを活かして，LPWA の中継装置を富士山測候所に設置した通信実験を行った．約 81km の長距離でLPWA を使った双方向通信が行えることが確認できた．
今後は，今回の実験で得られたデータを基礎データとして，もっと長い期間での通信状況の計測や富士山測候所でのデータ送信に LPWA を活用して行くことなどの検討を進めていきたいと考えている．