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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
〔実施組織〕
| 地球環境研究グループ |
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野尻幸宏５，６，７，９，１５・向井人史５，６，８・町田敏暢５，６，８・中根英昭１，２，３，４・秋吉英治１，２・原島 省７，９・功刀正行９ |
| 地域環境研究グループ |
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森田昌敏１０，１２・木幡邦男９・中村泰男９・松重一夫１５・白石寛明１４・堀口敏宏１０，１２・矢木修身１５・高村典子１５ |
| 社会環境システム部 |
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乙間末廣１１・原沢英夫１１・田村正行８・山形与志樹１１
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| 化学環境部 |
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横内陽子５・伊藤裕康１４・吉永 淳１０・柴田康行１０，１２・田中 敦１４・河合崇欣１４ |
| 大気圏環境部 |
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鷲田伸明５・井上 元５，６，８・鵜野伊津志５・光本茂記８・福山 力５・酒巻史郎５・杉本伸夫１，２，３・松井一郎３・内山政弘５・遠嶋康徳５，８・高橋善幸５，８ |
| 水土壌圏環境部 |
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今井章雄１４・井上隆信１４ |
| 国 際 室 |
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植弘崇嗣７，１２ |
| 地球環境研究センター |
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中島興基１３・宮崎忠国１１ |
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(事務局)
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藤沼康実４・外山洋一・浮貝太一 |
| 地球環境モニタリング検討会委員 |
６０名 |
| 事業委託，業務請負組織・機関 |
１５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。 |
〔事業概要〕
地球環境研究センターでは，「地球環境研究の総合化」，「地球環境研究の支援」とともに，「地球環境モニタリング」を推進している。
このモニタリング事業は，地球環境研究や行政施策に必要となる基礎的なデータを取得することを目的に，内外各機関と連携しつつ，地球的規模での精緻で体系的，かつ長期間にわたる地球環境変動やその影響などを継続して監視・観測するものである。その特徴は，第一に，所内の研究者が参画することにより，当該分野の最新の知見を踏まえ，地球環境に係る事象を的確に把握することができ対象・目的を明確化・先鋭化できること，第二に，対象とする分野が広範囲であり，物理・化学的手法によるものから，地球環境変動が生物・生態系，ならびに人類に及ぼす影響に係るものまで多岐にわたる領域を扱うこと，第三に，民間協力の積極的な導入による事業の推進や，地方公共団体・大学・国際機関などとの協力・連携を積極的に活用していることである。
これらのモニタリング事業は，（１）種々の事象についての個別の地球環境モニタリング(個別事業)，（２）国際的観測プロジェクトへの参画・協力(国際協力・支援事業)，（３）衛星搭載観測機器のデータ処理運用システムの開発・運用(衛星観測プロジェクト)の３つに大別され，個別事業は，その進捗段階に応じてフィージビリティスタディ（以後，ＦＳ），試験モニタリング，長期モニタリング，さらに特定事象を短期集中的に観測する特定モニタリングに分けられている。それら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，長期・継続的に推進するものである。１９９６年度に実施したモニタリング事業の一覧と概要を，それぞれ表１，図１に示す。なお，得られた観測データは検証・評価を経て，年次報告書やＣＤ-ＲＯＭなどの情報媒体で逐次公表している。また，１９９６年度から地上ステーションモニタリング(波照間・落石岬)については個別事業と切り離し，独立した事業として観測を続けることとした
なお，衛星「ＡＤＥＯＳ」に関するモニタリング事業は，「２．４．１衛星観測プロジェクト」を参照されたい。
〔実施概要・成果〕
(１）地球環境モニタリング（個別事業）
＜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
成層圏に係る事業は，最もデータ蓄積が進んでいる事業であり，１９８８年から，オゾンレーザーレーダーを用いて高度１５～４５ｋｍの低中高度成層圏オゾンの観測をつくば（研究所）で続けており，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。
１９９６年度はつくば上空の観測を継続するとともに，システムの老朽化に伴う設備更新をほぼ完了し，測定下限を高度１５ｋｍから１０ｋｍに広げた。
(2)ミリ波分光計による成層圏オゾン層モニタリング
ミリ波分光計は，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（３５～７０ｋｍ）のオゾン量を，天候に左右されず，５分間隔で自動観測している。
１９９５年度にはＦＳから試験観測に移行し，オゾンレーザーレーダーとの２方式での観測体制をとることにより，高度１５～４５ｋｍの低中高度成層圏オゾン層はオゾンレーザーレーダー，３５ｋｍ以上の高高度成層圏オゾン層はミリ波分光計で観測することが可能になり，観測できる高度がほぼ成層圏全域に広がり，かつ，天候の影響も受けにくい観測体制が構築できた。１９９６年度には測定範囲を広げるなどシステムの高度化を検討するとともに，自動連続観測体制の構築を進めた。
(３)北域成層圏モニタリング
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総合的なオゾン層のモニタリングを実施するため，１９９５年度に引き続きＦＳとして北海道陸別町の町立天体観測施設を利用した総合的なモニタリング体制の構築を検討した。
(４)有害紫外線モニタリング
成層圏オゾンの減少により，その人体への影響が危惧されている有害紫外線量を，人間活動の活発な都市域（東京・霞ケ関の第５合同庁舎屋上）において，ブリューワ型分光計を用いてＢ領域紫外線（ＵＶ-Ｂ）の波長別強度を試験観測しており，大気汚染・気象などの因子との関連を調査している。１９９６年度には観測データを当センター（つくば市）で収録できるシステムを構築した。
＜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
人為的な発生源の直接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，我が国の最南端の有人島である沖縄県八重山諸島波照間島に太平洋気団に由来する温室効果ガス等の大気微量成分の自動観測ステーションを設置し，また，我が国の北東端に位置する北海道根室半島落石岬にシベリア気団・太平洋気団に由来する温室効果ガス等の大気微量成分の観測ステーションを設置し，それぞれ１９９３年秋，１９９５年秋から観測を継続して実施している。
現在，両ステーションでは，二酸化炭素・メタンなどの温室効果ガスのほか，採気する気団の起源を推定するための指標因子として，オゾン・粒子状物質・ラドン・気象因子などを観測している。また，観測データの検証ならびに特性の検討，ハーモナイゼーション手法の開発も同時に進めている。
１９９６年度には，両ステーションともに，観測システム全般を長期・継続的観測に向け再構築するとともに，得られた観測結果を当センター（つくば）で遠隔管理・収集するデータ収録管理システムの構築に着手した。また，波照間で１１月から炭素粒子，３月から一酸化炭素／水素の観測を開始し，落石岬では根室半島納沙布岬において同様の観測が行われているフロン類についてデータの比較を行い，観測の合理化を検討した。
(６)定期船舶を利用した南北太平洋上大気モニタリング
温室効果ガスの全球的挙動において，特定の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海運会社の協力を得て，定期航行する民間船舶を利用したモニタリングを現在２航路で推進しており，その一つとして日本～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，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，南北両半球の濃度の空間分布，時系列変化を観測している。１９９６年度は順調に観測を継続するとともに，温室効果気体の濃度データの検定について，二酸化炭素とともにメタンについても分析結果を当所のスケールとして表現可能になった。
(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
前記の民間船舶の協力を得たモニタリングと同様に，生物生産が大きく，二酸化炭素の発生源／吸収源として重要な北部太平洋海域で，大気－海洋間の二酸化炭素交換収支を観測するために，カナダ海洋研究所の協力を得て，日本～カナダ西海岸間を航行する木材運搬船(スカグラン号；カナダ船籍，年間８往復)に，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，大気と海水中の二酸化炭素濃度・海水の水質を自動観測するとともに，大気を約６０ｋｍ間隔で採取・分析している。
１９９６年度には，順調に観測を進めるとともに，アラスカ湾・ベーリング海・千島列島沖と北太平洋のそれぞれの海域における二酸化炭素の収支特性について検討した。
また，本年度は上記両航路において，海洋観測における国内外の連携体制の構築を進めるとともに，温室効果ガスの分析体制を整備した。
(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
温室効果ガスの全球的挙動において，海域とともに陸域の果たす役割については不明な点が多く，特に，地球温暖化によるシベリア地域の凍土融解に伴うメタンの放出の見積もりの重要性が問われている。
本事業では，１９９２～１９９４年の３年間でシベリア上空の温室効果ガスの水平分布を夏期に集中観測してきたが，その成果を踏まえて，１９９５年度からはチャーターした小型航空機を用いて高度別（～７０００ｍ）に大気を定期的に採取し，温室効果ガスの鉛直分布の観測を開始した。
１９９６年度には，観測地点にヤクーツクを加え，２地点での鉛直分布を定期観測するとともに，トムスクでの観測を予備的に検討した。また，大気試料の自動分析体制の整備を進めた。
＜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
前述の船舶を利用した温室効果ガス関連のモニタリングと同様に，民間船舶の協力を得て，海洋の水質モニタリングを実施している。対象とする縁辺海域は，人間活動の影響が顕在化しやすい海域であり，人間活動の増大による地球規模の物質循環の撹乱を把握するため，大阪～沖縄間・大阪～別府間を航行するフェリー（関西汽船㈱）に海水自動計測装置と自動採水装置を設置し，海洋汚濁を生物・化学的指標を用いて観測を行っている。
１９９６年度には大阪～沖縄・別府航路において高頻度の観測を継続するとともに，東アジア海域航路での観測の可能性を検討した。
(１０)イカを指標生物とした海洋環境モニタリング
有害化学物質の海洋汚染が全球的規模で広がり，海洋生態系への影響が危惧されている。しかし，外洋における有害化学物質はその濃度が定量限界以下であることから，汚染の実態はほとんど把握されていないのが現状である。そこで，有害化学物質の全球的な海洋汚染の状況を把握することを目的に，広範囲な海域に生息するイカを指標生物として，生物体中に高倍率に濃縮された有害化学物質を分析し，汚染状況を把握することとした。
１９９６年度にはＦＳとして，分析手法の確立，イカ試料の継続的な入手体制の構築とともに，予備的に入手試料を用いて太平洋海域における有害化学物質の汚染状況を調査した。
＜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
インドおよびインドシナ半島全域を含む東南アジア地域の植生および土地被覆状況の変化を把握するため，人工衛星観測データ（ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲデータ）を用いて，当該地域の広域モザイク画像と植生指数分布図を作成している。
１９９６年度には，１９９５年冬季データを解析するとともに，過去１０年間の植生指数画像を用いて，植生の経年変化を把握するための解析手法の検討に着手した。
(２)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。
１９９６年度には，底質の標準試料を作成するともに，国内の観測機関での一般水質項目の測定について評価した。
(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（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。
(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。
１９９６年度には，８月に採水調査を行った。
(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。
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