[A-AS07] 大気化学

[AAS07-P07] MAX-DOAS法を用いた日本の大気境界層中の二酸化硫黄濃度変動の要因解明

*米谷 颯太¹、入江 仁士¹ (1.千葉大学環境リモートセンシング研究センター)

キーワード：MAX-DOAS、リモートセンシング、SO2、大気汚染、大気境界層

近年、世界中で気候変動が問題となっており、今世紀までに4000万人が死亡するという予測もたっている (国連開発計画)。実効放射強制力の最大の不確実性は大気中で二酸化硫黄 (SO₂) から生成される硫酸塩を代表とするエアロゾルによってもたらされている (IPCC AR6)。また、SO₂は気候変動に寄与するだけでなく大気汚染や健康被害を引き起こす。こういった重要性を持つSO₂は、地表での観測はなされてきたが、空間代表性がより高い形で高濃度が顕在化する大気境界層中においては長期観測データが不足しており濃度変動要因の系統的な理解には至っていない。本研究では、地上リモートセンシング手法のひとつである多軸差分吸収分光法 (Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy ; MAX-DOAS) を用いて長期連続観測を行った。観測サイトは日本の異なる地理的特徴を持つ仙台・つくば・千葉・春日・福江の5サイトである。観測期間は各サイトで異なり、春日サイトで2014–2022 年の最長9年間の連続観測を行った。紫外域310–320 nmの測定スペクトルをDOAS法で解析し、高度0–1 km層内のSO₂平均濃度を水平スケール10 km程度で導出した。バックトラジェクトリー解析を行ったところ、春日・福江サイトではSO₂濃度が最も高い日にサイトの中央値の10倍以上のSO₂濃度が観測され、火山噴火の影響が強く示唆された。春日サイトではMAX-DOASのΔSCD (低仰角とリファレンス仰角方向のスラントカラム濃度の差) やLiDARのデータを用いてバックトラジェクトリー解析の結果を裏付けることができた。一方で、千葉・つくば・仙台サイトでは高濃度日に港や沿岸部周辺の発電所や工場の影響が強く示唆された。千葉サイトでは4台のMAX-DOASを東西南北の4つの異なる方向に向けて観測している。これらの観測視線のうち南方向が最も高い値を示したが、2019年9月以降に急激に減少していることも分かった。この要因は千葉サイト南方向に位置している姉崎火力発電所の老朽化による休止やコロナ禍における鉄の需要減少による君津の製鉄所の縮小運転が関係していることが推察された。人為起源の影響が示唆されたこれらのサイトではSO₂濃度が最も高かった日でも観測期間中の中央値の10倍未満であった。このことから、人為起源よりも火山噴火がSO₂の日平均濃度により大きな影響を与えることが分かった。