太陽地球システム・エネルギー学講座
地球システム計測学分野

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Earth System Monitoring and Instrumentation

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究

准教授 村田 功

Variations of ozone and related trace species in the atmosphere

Associate Professor

Isao Murata

Temporal variation of total column of ethane was observed with FTIR at Tsukuba. We participated in the NDACC/IRWG meeting held atJeju, Korea on May 30 - June 3, 2016 and presented our results of ethane observation. Balloon observation of stratospheric ozone and nitrogendioxide with optical ozone sensor was carried out at Taiki, Hokkaido on September 5.

当研究室では、「グローバルな大気 環 境 変 動」をキーワードに、影響することによる間接的な温室効果がある。また、PAN(Peroxy

オゾン減少問題や地球温暖化など、地球規模の環境変動に関わる大Acetyl Nitrate) の生成を通じて光化学スモッグ等の大気汚染、特に気中の微量成分の観測的研究を行っている。2016 年は、つくばにお越境汚染として最近話題になっている長距離輸送を伴う発生源から離けるフーリエ変換型分光器（FTIR）によるエタン観測結果の解析やれた地域での汚染に寄与する。発生源は天然ガス、バイオ燃料、バNDACC/IRWG 会議参加、光学オゾンゾンデによる成層圏オゾン観イオマス燃焼等であるが、モデルが観測値を十分に再現出来ておら測などを行った。

ず、発生量を過小評価している可能性が高い。Fig.1・2 につくばで

我々は国立環境研究所との共同研究として、つくばにおける FTIR観測された 2001 – 2008 年および 2009 – 2015 年の経年変化をによる観測を 1998 年より行っている。FTIR では太陽光の 2-15 μ示す。これを見ると、2008 年まではほぼ一定値を示していたものが、m の赤外領域のスペクトルから大気中の多くの微量成分の高度分布等2009 年以降には明らかな増加傾向を示していることがわかる。このを調べることができる。FTIR を用いた同様の観測を行っている国際増加の原因はまだ不明であるが、他の観測点でも増加が見られており、的な研 究グル ープ NDACC/IRWG (Network for the Detection

NDACC/IRWG で解析を進めている。
また、連携講座である地球環境変動学講座とともに昨年から進めてGroup) では、各観測ステーションの結果を総合して地球規模の変動いる南極昭和基地での FTIR 観測他によるオゾンホール最盛期から回要因を解明する研究を進めており、昨年解析したメタンについては、復期の解析は、今年度も引き続き論文化に向けての作業を協力して進ベルギーのグループを中心に NDACC/IRWG の各観測点の最近の増めている。

加傾向について解析を進めた結果が論文として発表された (Bader etal., 2017)。今年はエタン全量の経年変化を解析した。

行い、2016 年 9 月 5 日に北海道大樹町の宇宙科学研究所大樹航空行った。なお、FTIR の解析には NDACC/IRWG のメンバーが開発宇宙実験場において観測を行った。Fig.4 に観測時の外気温 ( 黒 ) とした SFIT というフィッティングプログラムを主に用いるが、これまで分光器温度 ( 赤 ) の時間変化を示すが、観測を行った高度 16-45 km

使用していた SFIT2 に代わる SFIT4 が開発され各グループの解析はでは分光器温度はほぼ保冷剤凝固点付近で一定で 0.8℃程度の変動SFIT4 に移行しつつあった。そこで、会議期間中に開発の中心メンバーに収まっていた。この結果、分光器の波長シフトや分解能変化もほぼである NCAR(National Center for Atmospheric Research) のなかったようで、Fig.5 に示す高度 15 – 16 km と 44 – 45 km のスHannigan 氏と相談し、8 月に一週間ほど NCAR を訪問して SFIT4ペクトルを比較すると、15 – 16 km のスペクトルはまだ温度下降中のの導入を行った。先のエタンの解析結果（Fig.1・2）はこの SFIT4 をためか若干シフトしているものの、ピクセル番号 2136 付近の太陽大用いた解析の結果である。

気吸収線がほぼ一致していることがわかる。オゾンや二酸化窒素の解光学オゾンゾンデは、本研究室が開発した紫外線強度の変化から成析は現在進行中であるが、かなり質のよいデータが取れているのでオ層圏オゾンの高度分布を観測する気球観測用の観測装置で、小型分ゾン高度分布だけでなく二酸化窒素のカラム量なども出せると期待し光器を用いて 280-500nm のスペクトルを測定する。この装置を使っている。

た観測は宇宙科学研究所の大気球実験として以前から行っているが、また、村田准教授は昨年から宮城県保健環境センターの評価委員を前回 2013 年に観測した際には、気球上昇中の分光器温度変化によしており、今年度もこれまでに 1 回の評価委員会に出席して県保健環り波長シフトが起こるなどいくつか問題点があった。そこで、今回は境センターが計画している研究計画の評価を行った。

凝固点が 5℃の保冷剤を用いた温度安定機構を構成するなどの改良を発表論文
W. Bader, B. Bovy, S. Conway, K. Strong, D. Smale, A. J. Turner, T. Blumenstock, C.
Boone, M. C. Coen, A. Coulon, O. Garcia, D. W. T. Griffith, F. Hase, P. Hausmann, N.

NDACC/IRWG では、毎 年世界 各 国から 20 以 上の 研 究グル ーJones, P. Krummel, I. Murata, I. Morino, H. Nakajima, S. O'Doherty, C. Paton-Walsh,J. Robinson, R. Sandrin, M. Schneider, C. Servais, R. Sussmann and E. Mahieu, The

プが集まって観測手法や最新の結果に関する情報交換を行う会議を

エタンはメタンに次いで多く存在する炭化水素類であり、化学反行っているが、今年は韓国の済州島で 5 月 30 日から 6 月 3 日に開応過程も類似した部分が多い。そのため、エタンがメタンの濃度に催された (Fig.3）。我々もこの会議に参加し、エタンの初期解 析結

recent increase of atmospheric methane from 10 years of ground-based NDACC FTIRobservations since 2005, Atmos. Chem. Phys., 17, 2255-2277, doi:10.5194/acp-172255-2017, 2017.

10o12o4.25 C

3.42 C

6420o

216km

0045km−20−40−604567Time (JST) [hr]Fig.1 Temporal variations of the total column of ethane observed at
Tsukuba from 2001 to 2008.

42 Coexistence Activity Report 2016

Fig.2 Temporal variations of the total column of ethane observed at
Tsukuba from 2009 to 2015.

Fig.4 Temporal variations of air temperature (black) and spectrometer
temperature (red) during balloon observation.

Intensity [count]844−45 km
15−16 km

BOS 113147 Sample Spectra

Sep. 05, 2016

Air Temperature [ C]oSpectrometer Temperature [ C]

BOS113147 Spectrometer Temperature

1082100

2105

2110

2115

2120

2125

2130

2135

2140

21452150

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

Fig.3 Group photo of NDACC/IRWG meeting held at Jeju, Korea.

先端環境創成学専攻

of Atmospheric Composition Change/Infrared Working

果の発表を行ったほか、解析手法の最適化などについて情報交換を

Pixel Number

Fig.5 Spectra observed at the altitudes of 15 - 16 km (red)and 44 - 45 km (blue).

Coexistence Activity Report 201643