[A-AS07] 大気化学

[AAS07-P10] その場および直達光の地上観測を用いた対流圏NO₂の鉛直構造のリトリーバルの改善

*遠藤 美朗¹、金谷 有剛¹、Choi Yongjoo² (1.海洋研究開発機構、2.Hankuk University of Foreign Studies)

キーワード：二酸化窒素、NO2、リモートセンシング

二酸化窒素NO₂は大気汚染物質の1つであり、硝酸や対流圏オゾンの前駆体でもある。さらに、NO₂はCO₂排出量のトレーサーとしての有用性も期待されている^1,2。人工衛星によるNO₂の観測は、NOxの発生源やNO₂量の時間変化に関する重要な情報を提供してきた。近年、ESAのTROPOMI や韓国のGEMSなどのNO₂衛星観測は、その空間分解能が大幅に向上した。日本でも、GOSAT-GWに搭載されるTANSO-3が2024年に打ち上げられNO₂の衛星観測が始まる予定である。衛星観測から求められるNO₂鉛直柱密度および仮定されるNO₂濃度の鉛直構造は、地上観測と比較および検証される。特に、太陽光の散乱光を利用したMAX-DOAS (Multi-AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy)法の地上観測から、対流圏のNO₂の鉛直構造が得られる。したがって、衛星観測のNO₂鉛直柱密度と仮定されるNO₂濃度の鉛直構造は、一般に、MAX-DOASの地上観測と比較される。しかし、衛星観測のNO₂ 鉛直柱密度は地上MAX-DOAS観測よりも系統的に小さいことが知られている³。そのバイアスは遠隔地よりもよりも汚染された都市部で顕著であり、最大約50%も異なる。その原因について複数の候補が指摘されてきたが未だ決着はついていない。
　本研究では、地上MAX-DOAS観測によるNO₂の鉛直構造のリトリーバルを再検討した。都市部のJAMSTEC横須賀本部(神奈川県横須賀市)に設置されたMAX-DOASの観測結果により、リトリーバルにより得られたNO₂鉛直柱密度が「先験的」に仮定する鉛直構造に依存することが明らかになった(最大約18%)。高さ0~1 kmの大気下部に存在するNO₂の割合が大きいと仮定する先験的な鉛直構造を使う場合、NO₂鉛直柱密度は小さくなる傾向があり、これは前述の衛星観測と地上観測の間のバイアスが部分的に改善される可能性があることを示唆する。改良されたMAX-DOASのアルゴリズムで取得されたNO₂鉛直柱密度とNO₂地表濃度のシフトは、直達光を使ったPandora分光計およびCAPS (cavity attenuated phase shift spectroscopy)のその場測定の2つの独立した観測によって支持された。これらの比較により、先行研究よりも妥当な先験的な鉛直構造が得られ、最終的に、MAX-DOAS測定によるNO₂鉛直構造のリトリーバルが改善されると見込まれる。
References
1. Lindenmaier et al. (2014) PNAS 111(23), 8386−8391.
2. Fujinawa et al. (2021) Geophys. Res. Lett. 48(14), e2021GL092685.
3. Kanaya et al. (2014) Atmos. Chem. Phys. 14(15), 7909−7927.