地球環境モニタリングに関する研究

２．地球環境モニタリング

〔担当者〕

〔目　的〕
　地球環境研究センターでは，所内研究者の参画や国内外の機関の協力を得て，地球環境研究や行政施策に資する基礎的なデータを取得することを目的に，地球環境変動やその影響などを継続して監視・観測する「地球環境モニタリング」を実施している。これらのモニタリング事業は，これまでの地球環境研究によって開発・確立された手法に基づいて実施するもの，地球環境研究に不可欠な観測データを提供するもの，あるいは，国際的な取り組みのもとで観測に参画・支援するものなどがあり，常に地球環境研究と相互補完する視点に立って，推進している。

〔内　容〕
　各モニタリング事業においては，それらを成層圏オゾンに係るモニタリング，対流圏の温室効果ガスに係るモニタリング，海洋環境に係るモニタリング，陸域生態系に係るモニタリング，ＧＥＭＳ／Ｗａｔｅｒ支援事業の５つの分野に分け，各分野ごとに表１及び図１に示す事業を推進しており，所内研究者が中核となって実施している。
　なお，事業の詳細については「４．４　地球環境モニタリング業務」を，また，衛星「ＡＤＥＯＳ」に関する事業は，「２．５．１　衛星観測プロジェクト」を参照されたい。

〔成　果〕
＜成層圏オゾン層に係るモニタリング＞
　(1)オゾンレーザーレーダーによる成層圏オゾン層モニタリング
　１９８８年から，つくば（研究所）でオゾンレーザーレーダーを用いて高度１０〜４０ｋｍの低中高度成層圏オゾンの鉛直分布の観測を続けており，成層圏の国際観測網であるＮＤＳＣ（成層圏変動探査ネットワーク）に加盟し，東アジア地域における観測拠点として国際的責務を果たしている。
　１９９８年度には，つくば上空で継続して観測するとともに，長期観測体制の構築をさらに進めた。
　(2)ミリ波放射計による成層圏オゾン層モニタリング
　ミリ波放射計は，回転励起状態のオゾン分子から放射されるミリ波（１１０ＧＨｚ）を超高感度に検出して，高度ごとのオゾン量を算出するもので，１９９５年からつくば（研究所）で，高高度（３５〜７５ｋｍ）のオゾン鉛直分布を，天候に左右されずに５分間隔で自動観測を継続している。
　１９９８年度には，データ解析手法の高度化とともに，レーザーレーダーによる検証を行い，良好な結果が得られた。また，各高度のオゾン変動についてとりまとめた（図２）。
　(3)北域成層圏総合モニタリング
　日本における成層圏オゾン層破壊が最も進行しやすいと考えられる北海道でのオゾン層を総合的に観測するために，名古屋大学太陽地球環境研究所と共同で，北海道陸別町の町立天体観測施設の一室を借り受け，モニタリング体制の構築を進めている。
　１９９８年度には，観測領域をより広帯域化した改良型ミリ波放射計を移設し，オゾン鉛直分布の観測体制を整えた。これにより，成層圏オゾン層を含め，高度２０〜６０ｋｍのオゾン鉛直分布が観測できることになった（図３）。
　(4)有害紫外線モニタリング
　成層圏オゾンの減少により地上到達量の増加が懸念されている有害紫外線（ＵＶ−Ｂ：２９０〜３１５ｎｍ）について，人間活動の活発な都市域における増加を監視するために，１９９３年から東京・霞ケ関においてブリューワ型分光計を用いて，ＵＶ−Ｂの波長別強度を継続して観測している。
　１９９８年度には，観測データと大気汚染との関連を解析し，短波長域の紫外線の到達量が大気汚染物質の光化学オキシダントの存在に影響を受けることがわかった。
　さらに１９９８年度より新たに，帯域別紫外線計による全国規模での紫外線モニタリングネットワーク構築のための作業を開始した。
＜対流圏の温室効果ガスに係るモニタリング＞
　(5)地上ステーションモニタリング
　人為的な発生源の影響が少ないベースラインレベル濃度の温室効果ガスを長期観測することを目的として，沖縄県八重山諸島波照間島と北海道根室半島落石岬に大気微量成分の観測局を設置し，それぞれ１９９３年秋，１９９５年秋から観測を継続している。
　現在，両観測局では，二酸化炭素・メタンなどの温室効果ガスのほか，オゾン・粒子状物質・ラドン・気象因子などを継続して観測している。
　１９９８年度には，波照間で制御・記録用パソコンの全面更新，情報通信ネットワークの整備，及び自家発電設備の導入を実施した。また，落石岬では東アジア酸性雨モニタリングネットワークとしての可能性について検討した。図４に波照間・落石岬両局で観測された二酸化炭素濃度の経時変化を示すが，植物の炭素固定能力の季節的変化の影響を受けながらも，確実に増加していることがわかる。
　(6)定期船舶を利用した南北太平洋上大気モニタリング
　固定観測局のない海域で温室効果ガスなどの挙動を定期的・継続的に観測するために，定期航行する民間船舶の協力を得たモニタリングを現在２航路で推進している。その一つは，日本〜オーストラリア東海岸間を航行するコンテナ貨物船（さざんくろす丸；大阪商船三井船舶�梶C年間８往復）に大気の自動採取装置を設置し，西太平洋上の温室効果ガス（二酸化炭素・メタン・一酸化二窒素）を約３度の緯度間隔で採取分析している。
　１９９８年度においても，南北両半球の濃度の空間分布・時系列変化を継続して観測した。
　また，後述する日本〜カナダ西海岸間を航行する民間船舶でも同様に大気試料を採取しており，この２隻の観測により，西太平洋海域の南緯２０°〜北緯５０°間の温室効果ガスの挙動の解析体制が構築できた。図５に緯度方向での温室効果ガスの濃度分布を示す。
　(7)定期船舶を利用した北太平洋域大気海洋間ガス交換収支モニタリング
　前述の日本〜カナダ西海岸間を航行する民間船舶（スカグラン号；ノルウェー船籍，年間８往復）には，カナダ海洋研究所の協力を得て，海水自動採取分析装置・コンテナ実験室などを設置し，２名の観測要員を乗船させ，北太平洋海域で大気と海水中の二酸化炭素濃度・海水の水質を自動観測している。この観測により，生物活性の高い北太平洋海域の全球的な炭素循環における定量的な評価に資することとしている。
　１９９８年度には，継続して観測を進めるとともに，観測結果の解析を進め，同海域の二酸化炭素の収支特性について解析した。その結果，二酸化炭素の吸収・放出の季節変動，北太平洋中・高緯度の二酸化炭素吸収量が明らかになった。
　(8)シベリア上空における温室効果ガスに係る航空機モニタリング
　全球的な炭素循環において，シベリア地域の森林・凍土の寄与の重要性が問われている。
　本事業では，１９９２〜１９９４年に実施したシベリア上空の温室効果ガスの水平分布観測を踏まえて，１９９５年度から観測用航空機を借り上げて，高度別（〜７０００ｍ）に大気を定期採取し，温室効果ガスの鉛直分布の観測を開始した。
　１９９８年度には，ヤクーツク，スルグート，ノボシビルスクの３地点での鉛直分布を毎月定期観測するとともに，大気試料の安定同位体の分析を継続した。図６にスルグート上空での高度別の二酸化炭素濃度の経時変化を示す。
＜海洋環境に係るモニタリング＞
　(9)定期船舶を利用した東アジア海域海洋環境モニタリング
　(7)と同様，民間船舶の協力を得て，人間活動が顕在化しやすい縁辺海域を対象として，高頻度のモニタリングを実施している。
　１９９８年度には，大阪〜別府航路の「さんふらわあ２」（関西汽船�梶jに代わった新船「さんふらわああいぼり」（関西汽船�梶jに海水自動計測装置・自動採水装置を移設し，海洋環境に関する基本料（水温・塩分・ｐＨ・クロロフィル蛍光）および生物的・化学的指標（植物プランクトン色素量，溶存態栄養塩）の計測を継続した。また，もう１つの，大阪〜沖縄航路の「フェリーくろしお」（関西汽船�梶jが１９９７年度末に廃止になったので，東アジア海域への展開を目指し，神戸〜香港間のコンテナ貨物船「アリゲータホープ」（大阪商船三井船舶�梶jにより，試験的な計測を行った。
　(10)イカを指標生物とした海洋環境モニタリング
　有害化学物質の全球的な海洋汚染の実態を把握することを目的に，広範囲に生息するアカイカ科のイカを指標生物として，肝臓中に高濃度に蓄積された有害化学物質を分析し，結果の解析を継続した。
　多くの有機汚染物質について，北半球で高く南半球で低い結果られた。難揮発性のダイオキシン類やベンゾ（ａ）ピレン等は発生源である陸地近くで相対的に濃度が高かったのに対し，より揮発性の高いＰＣＢ等は北太平洋全体に比較的一定濃度で広く分布していた。また有機スズ化合物のうちトリフェニルスズが北太平洋全体にわたって広く分布している様子がはじめてとらえられ，その起源並びに今後の推移が注目される。
＜陸域生態系に係るモニタリング＞
　=cd=E152=cd=72B4リモートセンシングによるアジア地域の植生指数分布モニタリング
　東アジア地域の植生・土地被覆状況の変化を把握するために，ＮＯＡＡ衛星のＡＶＨＲＲ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）センサ画像を用いて，植生指数モザイク画像を作成している。
　１９９８年度には，本研究所の二つの受信局（茨城県つくば市の研究所構内と沖縄県黒島の海中公園センター内に設置）で受信したＡＶＨＲＲデータから，１９９７年の各月の植生指数モザイク画像を作成した。また，その結果を用いて年間累積植生指数値を計算し，植生の純一次生産量の推定を行った。
＜国際協力・支援事業＞
　ＧＥＭＳ／Ｗａｔｅｒ支援事業
　ＵＮＥＰとＷＨＯが協力して，１９７７年からＧＥＭＳ（地球環境監視システム）の下に，陸水の汚染などの監視情報を収集・統合化するプロジェクト（ＧＥＭＳ／Ｗａｔｅｒ）が推進されており，地球環境研究センターは，東アジア・太平洋域の中核として事業を支援・参画している。
　=cd=E152=cd=72B5リファレンス ラボラトリー
　１９９３年度より分析精度管理のための標準試料作成及び内外関係機関への配布などを行う「リファレンス・ラボラトリー（参照研究室）」業務を実施している。
　１９９７年度には，有機化学物質の標準試料を作成するともに，国内の観測機関における水質測定の精度管理のために，各機関に標準試料を配布し，分析結果を評価した。
　=cd=E152=cd=72B6ナショナルセンター
　１９９４年度より，我が国の地方公共団体などの河川・湖沼における観測点（２１地点）のデータの取りまとめ，およびＧＥＭＳ本部との連絡・調整を行う「ナショナル・センター」業務を担当している。
　=cd=E152=cd=72B7摩周湖ベースラインモニタリング
　１９９４年度より，人為的汚染の影響の少ない北海道摩周湖を陸水のベースライン観測点として位置づけ，北見工業大学の協力を得て定期観測を年１回実施している。
　１９９８年度には，８月に採水調査を行った。その結果，摩周湖の透明度は近年は２０〜３０ｍ前後で推移し，汚濁の進行は認められなかった。
　=cd=E152=cd=72B8霞ヶ浦トレンドステーションモニタリング
　従来，特別研究・特別経常研究の一環として実施してきた，霞ヶ浦全域調査を，１９９６年度より，ＧＥＭＳ／Ｗａｔｅｒトレンドステーションとして継続することとし，霞ヶ浦１０地点で月１回の頻度で採水・調査を行っている。
　１９９８年度には，先年度から始めた過去２０年間の霞ヶ浦調査結果の取りまとめ，データベース化の作業を行った。