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オゾン層の観測

 オゾン層の状況を把握するとともに、オゾン層保護のための国際的枠組みを決定する際の根拠として利用するため、 世界中でオゾン層の観測が行われています。この一環として、気象庁は分光光度計やオゾンゾンデを用いて観測地点上空のオゾン層の観測を行っています。 また、米国航空宇宙局(NASA)などでは、衛星による世界全体のオゾン層の観測が行われています。
 ここでは、気象庁が行っているオゾン層の観測および気象庁が利用している衛星観測のデータについて説明します。


分光光度計を用いたオゾン層の観測

分光光度計による観測

 分光光度計は、太陽光の波長毎の強度を測定する測器であり、オゾンに吸収されやすい波長の紫外線と、 吸収されにくい波長の紫外線の強度比を地上で測定することによって、上空のオゾンの総量を観測(全量観測)します。 また、紫外線の強度比を日の出や日没の前後で連続的に測定することにより、上空のオゾンの高度分布を5kmの層ごとに観測(反転観測)します。 気象庁は札幌、つくば、那覇ではブリューワー分光光度計を、南極の昭和基地ではドブソン分光光度計をそれぞれ使用して観測を行っています。

ブリューワー分光光度計を用いた観測(茨城県つくば市)

オゾンゾンデを用いたオゾン層の観測

オゾンゾンデ観測

 オゾンゾンデは、大気を吸入してオゾン量を測定する測器であり、ゴム気球に吊り下げて飛揚することにより、地上から上空約35kmまでのオゾンの詳細な高度分布を直接観測します。

オゾンゾンデを用いた観測(南極昭和基地)
(第52次南極観測隊撮影)

ECCオゾンゾンデ

 気象庁が使用しているオゾンゾンデは、オゾンがヨウ化カリウム(KI)溶液中で化学反応し、電流を発生させることを利用してオゾン量を測定する電気化学反応方式(ECC型)であり、同型の測器は世界でも広く使用されています。

ECC型オゾンゾンデ


昭和基地のオゾンの鉛直分布 つくばのオゾンの鉛直分布

オゾンゾンデで観測されたオゾン鉛直分布の一例
 南極昭和基地(左)とつくば(右)で、それぞれ春に観測したオゾン分圧の鉛直分布を示したものです。 左図の黒破線は、オゾンホールが明瞭に現れる以前の10月の平均値(1968~1980年平均値)。
 南極でオゾンホールが発生する春に、昭和基地の上空約10~25km付近でオゾンが少ないことが分かります。一方、つくばでは昭和基地に見られるようなオゾンの少ない高度は見られません。



衛星によるオゾン層の観測

 気象庁では、NASAの極軌道衛星オーラ(AURA)に搭載された分光光度計であるオゾン監視装置(OMI)によって観測されたデータを利用しています。 このオゾン監視装置(OMI)は、上空約700kmの極軌道上から地表や大気によって反射・散乱される太陽紫外線の強度を測定することによりオゾン全量を観測しています。



衛星による観測

衛星で観測されたオゾン全量の世界分布の一例
 2008年3月5日のオゾン全量の分布。等値線間隔は15m atm-cm。米国航空宇宙局(NASA)提供の衛星データから作成。北極域における白色部分は、極夜のためデータが得られなかった領域を示します。

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