２．５　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〕

地球環境研究グループ	：	野尻幸宏５，６，７，１０，１５・ 向井人史５，６，７・ 町田敏暢５，６，７，８・ 秋吉英治１，２，３・ 原島　省７，１０・くぬぎ正行１０
地域環境研究グループ	：	森田昌敏１２・木幡邦男１０・ 中村泰男１０・今井章雄１５・ 松重一夫１５・矢木修身１５・ 高村典子１５・西川雅高１５
社会環境システム部	：	田村正行１１・清水　明１１
化学環境部	：	横内陽子５，７・白石寛明１４・ 伊藤裕康１４・堀口敏宏１２・ 柴田康行１２・田中　敦１４・ 河合崇欣１４
環境健康部	：	小野雅司４
大気圏環境部	：	中根英昭１，２，３，４・ 神沢　博５・畠山史郎５・ 酒巻史郎５・杉本伸夫１，３・ 松井一郎１，３・遠嶋康徳５，８・高橋善幸５，８，９
水土壌圏環境部	：	冨岡典子１５・稲葉一穂１５
生物圏環境部	：	野原精一１５・上野隆平１５
国際共同研究官	：	植弘崇嗣１２
（事務局）		藤沼康実・高田雅之・田代浩一・橋本正雄・勝本正之
地球環境モニタリング検討会委員　６６名
事業委託，業務請負組織・機関　　２１団体
＊人名の後の数値は表１中の事業番号を示し，下線は各事業の実施代表者を示す。

〔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と協力を得て，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。
　本年度には，つくば上空で継続して観測するとともに，データ解析手法の高度化を進めた。
　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。
　本年度には，１９９６年１０月から２０００年９月までのデータを解析し，高度別に１年周期，半年周期等の変動についてとりまとめた。図２にオゾン濃度の高度−時間断面図を示す。
　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，モニタリング体制を構築し，定常観測を実施している。
　本年度には，広帯域ミリ波放射計によって観測を行い，高度２０〜６０kmの高度ごとの時間変化を通年観測した。また，２００１年２月には極渦到来時のオゾン減少を検出した。詳細については解析中である。
　４．有害紫外線モニタリングネットワーク
　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，地上への到達量の全国的な把握や，紫外線暴露による健康影響の評価などをはじめ，様々な形でその成果を広く活用することを目指し，各観測機関などの協力を得て有害紫外線モニタリングネットワークを立ち上げた。
　ネットワークは，地球環境研究センターが観測を実施している陸別，落石岬，苫小牧，つくば，霞ヶ関，波照間の６拠点を中心に，帯域別紫外線計で観測を行っている全国の大学や試験研究機関など１４機関の自発的な参加を得，計２０箇所で開始した。
　本年度は，各機関の観測データの収集を試験的に実施するとともに，精度確保のためのキャリブレーションの実施及び技術検討を行った。

＜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（波照間・落石岬）
　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。
　本年度には，つくばにおいて両観測局の稼働状況を的確に把握するための監視情報収集システムを更新するとともに，観測局周辺の環境状況を確認するための遠隔制御可能なCCDカメラを整備した。
　図３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。
　なお，地球環境モニタリングで得られたデータの公表に向けて進めてきているデータベース化作業の一環として，本年度には，地上モニタリングのデータをホームページから提供するシステムを構築した。
　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。
　その一つとして，日本〜オーストラリア東海岸間を５週間周期で航行するコンテナ貨物船（さざんくろす丸，�鰹､船三井所属）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３度の緯度間隔で自動採取分析している。
　本年度には，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度〜北緯５０度間の温室効果ガスの挙動の解析体制が構築できた。
　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〜カナダ間の観測として，従来材木運搬船により行っていたが，１９９９年９月をもってこれを終了し，新たな設備を搭載したコンテナ貨物船で，１９９９年１１月以降，観測を継続している。このコンテナ貨物船（Alligator Hope，�鰹､船三井所属）は，日本〜北米西岸を５週間周期で航行しており，大気および海洋の二酸化炭素自動測定システムを搭載して，北太平洋高緯度海域で，大気CO２の連続観測とともに，日豪線と同様に二酸化炭素・メタン・一酸化二窒素の採取分析を行っている。この観測は，生物生産の高い北太平洋海域が全球的な炭素循環に果たす役割を定量的に評価することを目的としている。
　本年度は１９９９年１１月に新規設置した観測機器により，高性能の大気CO２連続測定などの観測を継続するとともに，データ解析を進め，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の詳細が明らかになった。
　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，１９９２〜９４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。
　本年度には，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４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。
　９．北方林温室効果ガスフラックスモニタリング
　１９９７年１２月に策定された京都会議議定書において，温室効果ガスの削減に森林による二酸化炭素の吸収を勘案することとなり，森林生態系の二酸化炭素の吸収／排出量（フラックス）を定量的に評価することが国際的な緊急課題となっている。
　これを受けて，北海道苫小牧地方の国有林において，東アジア北方に広く分布する落葉針葉樹林（カラマツ林）を対象に，森林のフラックス観測をはじめとする森林生態系の炭素循環機能について，総合的な観測研究を１９９９年度に開始した。
　本年度には，二酸化炭素のフラックスについて試験観測を行うとともに，森林の生理生態学的機能，森林上空における二酸化炭素の高度分布等の観測研究を行った。
　本事業は林野庁北海道森林管理局との共同事業体制を基盤として，大学，国立研究機関，地方公共団体などと連携・協力しながら観測研究を進めることとしており，東アジア地域における観測地ネットワークづくりに向けて拠点的役割を果たすことを目指している。

＜海洋環境に係るモニタリング＞
　１０．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
　人間活動が顕在化しやすい縁辺海域を対象とし，大阪〜別府航路のフェリー「さんふらわああいぼり」（関西汽船�梶jの協力を得て，センサー計測（水温・塩分・pH・クロロフィル蛍光）及び自動ろ過サンプリング・分析（植物プランクトン色素量，溶存態栄養塩）を継続した。
　本年度には，これまでのデータを解析し，その結果，人為影響により海域の溶存態無機窒素（DIN）に対して溶存態ケイ素（DSi）が欠損している海域を明らかにすることができた。図５に備讃瀬戸及び大阪湾における両者の関係を示す。大阪湾ではDINに対してDSiが不足気味となり，ケイ素を必要としない非ケイ藻類の増殖に有利な条件が形成されやすくなり，赤潮などの好ましくない状況が起こりやすくなることが明らかとなった。

＜陸域生態系に係るモニタリング＞
　１１．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。
　本年度には，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，１９９９年の各月の植生指数モザイク画像を作成した。また，その結果を純一次生産量モデルに入力することにより，東アジアにおける植生生産量の算定を行った。

＜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。
　１２．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。
　本年度には，これまでに引き続き水質・底質の標準試料を作成し，国内の観測機関における水質測定の精度管理を行った。
　１３．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（２３地点）のデータを取りまとめるとともに，GEMS本部との連絡・調整を行う「ナショナルセンター」業務を担当しており，本年度も本業務を引き続き実施した。
　１４．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。
　本年度には，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。図６に摩周湖における透明度の経年変化を示す。
　１５．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。
　本年度には，過去２０年間の霞ヶ浦調査結果のデータベース化作業を完了し報告書及びCD-Rとして取りまとめた。