気球搭載クライオサンプリング装置を用いた成層圏大気中の CO_2,CH_4,N_2O の濃度と CH_4 の炭素同位体比の測定

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  • キキュウ トウサイ クライオ サンプリング ソウチ オ モチイタ セイソウケン
  • Measurements of the Concentrations of CO_2,CH_4 and N_2O and the Carbon Isotopic Ratio of CH_4 in the Stratosphere Using a Balloon-borne Cryogenic Sampler

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抄録

クライオサンプリング装置を大気球に搭載し, 1985年から1995年までの期間, 日本上空において成層圏空気の採集を実施した。得られた試料空気を分析することにより, 温室効果気体として重要なCO_2,CH_4,N_2Oの濃度およびCH_4のδ^<13>Cの鉛直分布を明らかにした。CO_2濃度は, 圏界面付近から20∿25km以上の等濃度層まで, 高度と共に急速に低下し, その差は4∿8ppmvであった。しかし, CO_2濃度が減少する層や等濃度となる高度は一定しておらず, その原因は, 成層圏下部での極側への大気輸送が年や季節によって異なること, あるいはジェット気流付近での大気の鉛直混合にあると考えられる。等濃度層におけるCO_2濃度は年々増加しており, その平均的な増加率は1.50 (±0.04)ppmv/yearであった。CH_4およびN_2Oの濃度は, 成層圏での活発な消滅のために, 圏界面直上のおよそ1750ppbvおよび311ppbvから35km付近の550∿900および30∿70ppbvまで, 高度と共に急激に減少していた。CH_4のδ^<13>Cは, CH_4濃度の減少とあいまって, 圏界面直上の約-47‰から35kmでの約-39‰へと高度と共に急激に増加していた。観測されたδ^<13>Cの鉛直分布は, 主にCl原子との消滅反応に起因するものと考えられた。

Stratospheric air samples have been collected over Japan during the period from 1985 to 1995 using a balloon-borne cryogenic sampler, and then analyzed for the CO_2,CH_4 and N_2O concentrations and the carbon isotopic ratio of CH_4. The results showed that the CO_2 concentration decreased with height in an interval from the tropopause to 20-25km, and then became almost constant values above this level. The concentration differences between the lowermost part of the stratosphere and heights above 20-25km amounted to 4-8 ppmv. The lower stratospheric CO_2 showed different profiles for different measurements, probably due to annually- and seasonally-dependent poleward air transport and vertical mixing of stratospheric air near the jet stream. An average increase rate of the stratospheric CO_2 concentration was estimated to be 1.50 (±0.04) ppmv/year from the data above 20-25km. The CH_4 and N_2O concentrations decreased rapidly from about 1750 and 311 ppbv at the tropopause to 550-900 and 30-70 ppbv at 35km, respectively, due to their strong destruction through photolysis and chemical reactions. δ^<13>C value of CH_4 increased markedly with height, from -47‰ just above the tropopause to about -39‰ at 35km, which is quite opposite to the vertical profile of the CH_4 concentration. It was strongly suggested that the destruction of CH_4 by the reaction with Cl atoms is responsible for this steep vertical profile of δ^<13>C.

資料番号: SA0167086000

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