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展示室3 一酸化炭素濃度と気候との関連

30度緯度帯ごとの季節変動成分を除いた大気中の一酸化炭素濃度の経年変化
30度緯度帯ごとの季節変動成分を除いた大気中の一酸化炭素濃度年増加量の経年変化

 図に、30度ごとの緯度帯別の季節変動成分を除いた大気中の一酸化炭素濃度(上)と、 その時間微分である濃度年増加量(下)の経年変化を示す。

 一酸化炭素濃度の変動をもたらすものとして、火山噴火と森林火災が挙げられる。

 火山噴火による影響の代表例は、1991年末から1993年中頃までの一酸化炭素濃度の低下であり、これは1991年のピナトゥボ火山噴火が引き起こした成層圏での硫酸エーロゾルの増加により、成層圏オゾンが減少して地上に到達する紫外線量が増加し、OHラジカル濃度が対流圏において増加したことによると考えられている(Bekki et al., 1994; Dlugokencky et al., 1996)。

 森林火災による影響の例を以下に述べる。
 1997年の初めから発生したエルニーニョ現象により、1997年後半にインドネシア周辺で、大規模な森林火災が発生した。実際に、1997年には、気象研究所とオーストラリア及びインドネシアの研究機関が共同で行ったインドネシアの森林火災付近での航空機観測で、高度1.3 kmで最大で約9 ppm(9000 ppb)という極めて高濃度の一酸化炭素を検出している(気象庁, 1998; Sawa et al., 1999)。大規模な森林火災は、大量の一酸化炭素などを大気中に放出するとみられており(Levine, 1999; Duncan et al., 2003)、北半球や南半球低緯度での1997年から1998年にかけての濃度増加は、これらの森林火災から放出される大量の一酸化炭素の影響によるものと考えられる(Novelli et al., 2003)。Duncan et al.(2003)は衛星などのデータから、インドネシアとマレーシアからのバイオマス燃焼による一酸化炭素の放出量は1997年で133 Tg(1.33億トン)と推定しており、これは彼らの推定によるその年の全世界のバイオマス燃焼からの放出量の約4分の1に相当する。また、日本航空と気象研究所による旅客機を用いた定期的な航空機観測の結果とモデルのシミュレーションから、その際の東南アジアの森林火災は、太平洋上空の高度10 km付近においても一酸化炭素の濃度増加を引き起こしていることがわかっている(Matsueda et al., 1998; Matsueda et al., 2002; Taguchi et al., 2002)。一方、シベリアをはじめとする北半球高緯度での亜寒帯森林火災は、規模の差はあるが春から秋にかけて毎年のように起こっており、その年間平均焼失面積は、Wotawa et al.(2001)によると480万ha、Kajii et al.(2002)によると510万ha と推定されている。北半球中高緯度の森林火災からの平均的な一酸化炭素放出量として、Yurganov et al.(2004)は、52 Tg/年(0.52億トン/年)と推定しているが、その年の火災の状況により大きく変動することが想定される。
 1998年夏から秋にかけて亜寒帯のシベリアで大規模な森林火災が発生した(Kasischke et al., 1999)。この時の火災の面積はKajii et al.(2002)は1100 万ha、Conard et al.(2002)は1330 万ha、Kasischke and Bruhwiler(2003)は1310 万ha と見積もっている。これに伴い、Yurganov et al.(2004)は、1998年は例年より96 Tg(0.96億トン)多い148 Tg(1.48億トン)の一酸化炭素がバイオマス燃焼から放出されたと推定している。この増分のほとんどは、亜寒帯森林火災からによるとしている。1998年のシベリア森林火災でKasischke and Bruhwiler(2003)は88 Tg(0.88億トン)から128 Tg(1.28億トン)、Duncan et al.(2003)は1998年夏だけで69 Tg(0.69億トン)の一酸化炭素が放出されたと推定している。
 この大規模なシベリア森林火災では、シベリアに近い利尻島(北海道)の一酸化炭素濃度観測で、12時間平均値が800 ppbを超えたり(Tanimoto et al., 2000)、8月の平均値からの偏差が130 ppb以上高かったことが報告されている(Yurganov et al., 2004)。また、北海道の茂尻と陸別でのフーリエ変換赤外分光光度計(Fourier Transform Infrared Spectroscopy: FTIR)を用いた一酸化炭素の対流圏気柱全量の観測でも、1998年8月から10月にかけて、値が著しく増大しており、流跡線解析などから、その原因は、シベリアでの森林火災によるとみられている(Zhao et al., 2002)。
 2002年から2003年にかけてもロシアと北アメリカで大規模な森林火災が発生して、日本の日照にも影響が出た。
 その規模は、不確定さが大きいながらも、Simmonds et al.(2005)は、ロシアの火災による消失面積は3100万ha、2003年の亜寒帯森林火災からの一酸化炭素の放出量として142 Tg(1.42億トン)と推定している。

参考文献

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