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《研究課題コ−ド》9205AC264
《研究課題名(日本語)》地球環境モニタリング
《研究課題名(英語)》Global Environmental Monitoring
《予算区分》AC 地球センター
《開始/終了年度》1992〜2005
《研究目的・目標》
近年顕在化してきた様々な地球環境問題に対し、実効ある取り組みを行うためには、地球環境の観測・監視(モニタリング)と調査研究を強化し、人類の諸活動が地球環境に及ぼす影響の大きさやそのメカニズムを科学的に解明する基礎づくりを進めることが不可欠である。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得るために、内外関係機関と連携しつつ、地球規模での精緻で体系的かつ継続的な地球環境モニタリング(地球環境変動因子や地球環境変動による影響等の継続的監視)を行い、効果的な対策を講ずる上で必要な知見を得る。
地球環境モニタリングプロジェクトは、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、陸域生態系・海洋環境に係るモニタリング、GEMS/Water支援事業の4つの分野に分けて、各分野ごとに以下に示すプロジェクトを推進している。
1) つくばにおける成層圏オゾンモニタリング
所内に設置したオゾンレーザーレーダー及びミリ波放射計により、高度15~70Kmの成層圏から中間圏に渡るオゾンの鉛直分布を観測し、成層圏オゾンの変動を監視する。
2) 北域成層圏総合モニタリング
北極極渦の中緯度域へのオゾン層破壊への影響を明らかにするために、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を利用して、ミリ波放射計によるオゾン鉛直分布の観測、精密紫外分光計による地上紫外線強度・オゾン全量の観測、オゾン層破壊関連物質の観測(名大太陽研担当)を行う。
3) 有害紫外線モニタリングネットワーク
有害紫外線(B領域紫外線)の増加による生物影響の基礎データを整備するために、東京霞ヶ関を含めた6ケ所の地球環境研究センターの観測拠点を中核拠点として、広く研究機関・大学などの参画を得て、全国にまたがる帯域型B領域紫外線計を用いた有害紫外線観測網を構築し、観測データの共有・データベース化を進める。
4) 地上ステーション(波照間・落石岬)モニタリング
わが国の南北端に位置する沖縄県波照間島及び北海道落石岬に設置した無人観測局で、温室効果ガスのベースライン濃度を長期連続観測する。両観測局では、二酸化炭素・メタン・一酸化二窒素などの温室効果ガスのほか、オゾン・窒素酸化物・硫黄酸化物・粒子状物質・ラドン・気象因子なども観測する。なお、落石岬局では、東アジア酸性雨モニタリングネットワークのルーラルサイトとしての酸性雨モニタリングに協力する。
5) 定期船舶を利用した太平洋温室効果ガスモニタリング
海洋の炭素循環機能を把握するために、民間船舶の協力を得て、太平洋海域において洋上大気の温室効果ガス濃度、並びに大気-海洋間の二酸化炭素交換収支量などを観測する。観測海域は太平洋の二酸化炭素収支観測の国際的分担として、西太平洋の南北方向(日~豪航路)と北太平洋の東西方向(日~米西海岸)で観測する。
6) 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、森林や湿地・凍土地帯が続くロシア・シベリア地方の役割を評価・解明するために、民間航空機を借り上げて、シベリアの3地点の上空で、温室効果ガス(二酸化炭素・メタン・一酸化二窒素)濃度の鉛直分布を時系列的に観測する。
7) 北方林の温室効果ガスフラックスモニタリング
森林生態系のガスフラックス観測システムの開発・評価を行う観測拠点を北海道苫小牧国有林のカラマツ林に整備し、森林-大気間のガスフラックスをはじめとする森林生態系における炭素循環過程に係わる総合観測研究を実施する。また、森林の育林過程による炭素循環機能の変化を解明するために、北海道大学森林圏ステーション天塩研究林において、カラマツ造林地での炭素循環過程に係わる森林の諸機能を観測する。
8) リモートセンシングを用いた森林の構造と機能の評価に関するモニタリング
地球温暖化防止における二酸化炭素吸収源としての森林機能等を評価するために、様々なリモートセンシング手法を用いて、森林植生の構造、バイオマス量、生理生態学的機能の評価手法を開発する。
9) GEMS/Water支援事業
・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)に、東アジア・太平洋域の中核拠点としてプロジェクトを支援・参画する。
・ナショナルセンター:わが国のGEMS/Water事務局として、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。
・リファレンスラボラトリー:GEMS/Waterにおける分析精度管理のために、作成した標準試料を内外関係機関へ配布し、各観測機関の分析データについて評価する。
・摩周湖ベースラインモニタリング: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、定期観測を年1回実施し、水質調査を行う。
・霞ヶ浦トレンドステーションモニタリング:旧来から研究所の観測研究の一環として実施してきた霞ヶ浦水質調査を引継ぎ、トレンドステーションとして、霞ヶ浦10地点で月1回採水・調査を行い、水質調査を行う。
《全体計画》
1) つくばにおける成層圏オゾンモニタリング
オゾンレーザーレーダーとミリ波放射計による観測を継続する。また、ミリ波放射計の観測範囲の広帯域化(下部成層圏までの観測が可能となる)を進めるとともに、NDSC(成層圏変動探査ネットワーク)のわが国のコアセンターとしての機能を強化する。
2) 北域成層圏総合モニタリング
北海道陸別町で成層圏オゾン・有害紫外線等の観測を継続する。また、遠隔監視・操作システムを開発するとともに、名古屋大学が実施する観測研究との連携強化を図る。
3) 有害紫外線モニタリングネットワーク
有害紫外線(UV-B観測網での観測の定常化を目指す。また、既存観測データの取りまとめとともに、精度管理・データ検証体制を確立し、観測網機能を強化する。
4) 地上ステーション(波照間・落石岬)モニタリング
波照間局及び落石岬局での温室効果ガスのベースライン濃度の長期連続観測を継続する。また、観測データ収録管理システムの構築、並びに観測設備類の高度化、データ解析・公表の体制の確立を進めるとともに、観測研究用プラットフォームとしての可能性を検討する。
5)定期船舶を利用した太平洋温室効果ガスモニタリング
2隻の民間船舶の協力を得て、太平洋海域において温室効果ガス等の観測を継続する。日~豪航路では、洋上大気の温室効果ガスの観測とともに、大気-海洋間の二酸化炭素交換収支量の観測を開始する。また、北太平洋航路では、新たな協力船舶の協力を得て、日~米航路で大気-海洋間の二酸化炭素交換収支量などの観測を継続し、太平洋海域での炭素循環に係わる観測研究を強化する。
6) 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
民間航空機を借り上げてシベリアの3地点で高度別(500~7000m)に温室効果ガス濃度の鉛直分布を時系列的な観測を継続する。また、温室効果ガスの連続観測システムの開発・データ解析体制の整備を進めるとともに、温室効果ガスの挙動解明に資するために安定同位体分析体制を強化する。
7) 北方林の温室効果ガスフラックスモニタリング
森林生態系機能の総合的な観測研究の定常化を目指し、観測体制の拠点を進める。また、わが国をはじめとするアジア地域のフラックス観測ネットワーク(Asia Flux)の基幹拠点機能を担うべく、観測手法の検証・データセンター機能を持つコアオフィス機能を強化する。
8) リモートセンシングを用いた森林の構造と機能の評価に関するモニタリング
森林生態系を含む陸域植生の構造と機能を広域スケールで定量的に評価するために、陸域植生観測に適したリモートセンシング手法を開発する。特に、バイオマス量とともに、植生の光合成能力が評価できるセンサーの開発を目指す。
9) GEMS/Water支援事業
わが国を含む東アジア・太平洋地域の中核拠点としてプロジェクトの支援・参画を継続する。また、霞ヶ浦・摩周湖を含むわが国のネットワーク観測拠点で得られたデータのデータベース化・解析を進める。
《前年度の成果概要》
1) つくばにおける成層圏オゾンモニタリング
オゾンレーザーレーダー及びミリ波放射計により、高度15~70Kmの成層圏から中間圏に渡る成層圏全域にまたがるオゾンの鉛直分布を観測できる体制を整備し、世界的な成層圏観測ネットワーク(NDSC;成層圏変動探査ネットワーク)の数少ない東アジアの観測拠点として機能している。
2) 北域成層圏総合モニタリング
北極極渦の中緯度域へのオゾン層破壊への影響を明らかにするために、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を利用して、両機関がそれぞれの得意とする観測システムを用いて総合観測を行っており、官学地3者の連携のとれた観測と国内外からも評価されている。
3) 有害紫外線モニタリングネットワーク
有害紫外線(B領域紫外線)の増加による生物影響の基礎データを整備するために、広く研究機関・大学などのボランティア参画を得て、全国に観測ネットワークを構築し、平成13年度からネットワークとしての活動を開始した。
4) 地上ステーション(波照間・落石岬)モニタリング
わが国の南北端に位置する無人観測局で、温室効果ガスのベースライン濃度を長期連続観測し、それらのデータは世界的な温室効果ガスのデータセンターに登録されている。両観測局では、温室効果ガスのベースライン観測のほか、同位体や水素や酸素濃度を高精度観測し、温室効果ガスの起源、吸収/排出などの地球規模での循環過程の解明のための観測研究が行われている。
5) 定期船舶を利用した太平洋温室効果ガスモニタリング
海洋の炭素循環機能を把握するために、民間船舶の協力を得て、太平洋海域において洋上大気の温室効果ガス濃度、並びに大気-海洋間の二酸化炭素交換収支量などを観測している。協力船舶は、運航体制の変化などによって数次に渡って変遷してきたが、観測自体は年々強化され、海洋の二酸化炭素収支観測の先駆的な観測として評価されている。また、観測海域は国際的分担として、西太平洋観測の南北方向(日~豪航路)と北太平洋の東西方向(日~米西海岸)での観測を行っているが、平成13年度から北太平洋航路での観測協力船が変更になった。
6) 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
シベリアの3地点の上空で観測した温室効果ガス濃度の鉛直分布の時系列データは、航空機による温室効果ガスの先駆的観測として、また、全球的な炭素循環過程の解明や地球温暖化予測に不可欠な観測データとして、世界的に評価されている。
7) 北方林の温室効果ガスフラックスモニタリング
北海道苫小牧国有林のカラマツ林に整備し、森林-大気間のガスフラックスをはじめとする森林生態系における炭素循環過程に係わる総合観測研究を平成12年夏から開始した。
この苫小牧フラックス観測が引き金となって、アジア地域のフラックス観測ネットワーク、AsiaFluxが発足し、当観測地がネットワークの基幹拠点と位置づけられている。
また、森林の生育過程に伴う炭素循環機能の推移を長期観測するために、北海道大学北方生物圏フィールド科学センター、北海道電力株式会社と当センターの共同研究として、天塩北海道天塩郡幌延町に所在する北海道大学天塩研究林に観測林を設定し、観測を開始した。
8) リモートセンシングを用いた森林の構造と機能の評価に関するモニタリング
陸域植生の構造と機能を評価するために、苫小牧フラックスリサーチサイトにて、レーザープロファイラーによる森林構造解析とマルチスペクトルカメラによる森林の生理生態学的機能の評価に着手した。
9) GEMS/Water支援事業
GEMS/Waterプロジェクトに、東アジア・太平洋域の中核拠点としてプロジェクトを支援・参画するとともに、当研究所の旧来からの観測湖沼であった北海道摩周湖と茨城県霞ヶ浦での観測を継続している。約25年にわたる霞ヶ浦調査の膨大なデータをデータベース化し、湖沼観測研究の貴重な資料として国内外に情報発信した。
《今年度の研究概要》
1) つくばにおける成層圏オゾンモニタリング
ミリ波放射計の観測範囲の広帯域化(下部成層圏までの観測が可能となる)を進めるとともに、NDSCのわが国のコアセンターとしての機能を強化する。
2) 北域成層圏総合モニタリング
北海道陸別町で成層圏オゾン・有害紫外線等の観測を継続する。
3) 有害紫外線モニタリングネットワーク
有害紫外線(UV-B)観測網での観測の定常化を目指し、情報発信体制を整備する。
4) 地上ステーション(波照間・落石岬)モニタリング
波照間局及び落石岬局での温室効果ガスのベースライン濃度の長期連続観測を継続する。また、最新の研究情勢に対応した観測項目を強化するとともに、観測設備類の高度化、データ解析・公表の体制の確立を進める。
5) 定期船舶を利用した太平洋温室効果ガスモニタリング
太平洋の2海域(日-米、日-豪)において温室効果ガス等の観測を継続する。
なお、日~豪間を航行する観測協力船(ゴールデンワットル;(株)商船三井)が同航路から離脱するために、新たな観測協力船を選定し、早期に観測が開始される体制を構築する。また、日~米間を航行する自動車運搬船(ピクシス号、トヨフジ海運(株))には、大気と海水中の二酸化炭素濃度・水質の自動観測システムを設置し、定常観測を行う。
6) 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
シベリアの3地点で高度別(500~7000m)に温室効果ガス濃度の時系列的な観測を継続する。また、温室効果ガスの連続観測システムの開発・データ解析体制の整備を進める。
7) 北方林の温室効果ガスフラックスモニタリング
森林生態系機能の総合的な観測研究の定常化を目指し、観測体制の拠点整備を進める。また、わが国をはじめとするアジア地域のフラックス観測ネットワーク(Asia Flux)の基幹拠点機能を担うべく、観測手法の検証・データセンター機能を持つコアオフィス機能を強化する。
8) 衛星リモートセンシングを用いた森林の構造と機能の評価に関するモニタリング
苫小牧フラックスリサーチサイトでのレーザープロファイラーとマルチスペクトルカメラによる森林の構造・バイオマス、生理生態学的機能の評価手法の実用化を目指す。
9) GEMS/Water支援事業
わが国を含む東アジア・太平洋地域の中核拠点としてプロジェクトの支援・参画を継続する。また、霞ヶ浦・摩周湖を含むわが国のネットワーク観測拠点で得られたデータのデータベース化・解析を進める。
《課題代表者》藤沼康実
《担当者》○藤沼康実(地球環境研究センター),犬飼孔, 稲葉一穂, 今井章雄, 上野隆平, 小熊宏之,小野雅司, 勝本正之, 酒巻史郎, 杉本伸夫, 高村典子, 高橋善幸, 田中敦, 遠嶋康徳, 冨岡典子, 長濱強, 野原精一, 松井一郎, 中根英昭, 西川雅高, 野尻幸宏, 畠山史郎,町田敏暢, 松重一夫, 向井人史, 横内陽子
《キーワード(日本語)》
地球環境,モニタリング,成層圏,オゾン層破壊,オゾンレーザーレーダー,ミリ波放射計,有害紫外線,波照間島,落石岬,温室効果ガス,シベリア,フラックス,炭素循環,船舶,海洋環境,リモートセンシング,NOAA/AVHRR,地球環境モニタリング計画(GEMS)
《キーワード(英語)》
GLOBAL ENVIRONMENT, MONITORING, STRATOSPHERE, OZONE DEPLETION, OZONE LASER RADAR, MILLIMETER WAVE RADIOMETER, TOXIC ALGAE, HATERUMA ISLAND, CAPE OCHI-ISHI, GREENHOUSE GASES, SIBERIA, FLUX, CARBON CYCLE, VOLUNTEER SHIP, MARINE ENVIRONMENT, REMOTE SENSING, NOAA/AVHRR, GLOBAL ENVIRONMENTAL MONITORING SYSTEM(GEMS)