SFIT2を用いた地上赤外分光観測からの大気微量成分高度分布の導出

*村田　 功[1], 小林 展隆[1], 福西 浩[1], 中根 英昭[2]
中島 英彰[2]

東北大学大学院 理学研究科[1]
国立環境研究所[2]

Height retrieval of trace species from infrared spectra using SFIT2

*Isao Murata[1] ,Nobutaka Kobayashi [1]
Hiroshi Fukunishi [1],Hideaki Nakane [2]
Hideaki Nakajima [2]
Graduate School of Science, Tohoku University[1]
National Institute for Environmental Studies[2]

The SFIT2 height retrieval program was applied to infrared solar spectra observed at Tsukuba with a high-resolution Fourier transform spectrometer. The retrieved ozone profiles were compared with those observed with ozonsondes at the Aerological Observatory in the same day. Differences between both profiles around 30 km were relatively large but they depend on the parameters used in the SFIT2 algorithm. Total ozone amounts derived from infrared spectra with SFIT2 were compared with those derived with SFIT and those observed with the Dobson spectrometer at the Aerological Observatory to show the accuracy of the derived column amounts.

東北大学と国立環境研究所では、高分解能フーリエ変換型赤外 分光計(FT-IR)を用いて、つくばにおいてオゾンをはじめとする 大気微量成分の地上観測を'98年12月より行っている。フーリエ 変換型分光計では赤外領域の広範囲のスペクトルを同時に 得られるため、O3, HCl, HF, HNO3, ClONO2, NO, NO2, N2O, CO, CH4, C2H6, CFCs等、オゾンやその収支に関わる成分、 あるいは主に対流圏に分布する温室効果気体や反応性気体など、 多成分を同時に観測できる点に特徴がある。また、回折格子型 分光計などに比べて波数分解能が高いことも大きな特徴で、 我々の観測装置では 0.0035 cm-1 と高分解能のフーリエ変換型 分光計を用いることにより、全量だけではなくスペクトルの 線形からインバージョン法によって高度 30km 程度までの 高度分布も導出可能である。
観測スペクトルの解析には、これまではRinslandらによって 開発されたフィッティングプログラム SFIT を用い各成分の 全量を導出してきたが、今年度に高度分布を導出するプログラム SFIT2 を新たに導入した。SFIT2では線形解法のひとつである ロジャース法を用いている。ロジャース法は、安定した解が 得られ、誤差や分解能の評価が解析的に出来るなどの特徴が ある一方、観測誤差と初期推定値の確からしさの重みの付け方に よって分解能が変化する、重みの意味づけが不鮮明であるなど、 難しい面もある。 そこでまずオゾンについて、SFIT2を用いて求めた高度分布を オゾンゾンデによる観測結果と比較し、最適なパラメータの 検討および導出される高度分布の精度を調べている。オゾン ゾンデの観測結果は高層気象台によるもので、'98年のFT-IRの 観測開始から2001年7月までの観測データの中からオゾンゾンデと 同じ日（合計47日）に観測したスペクトルについて 比較している。FT-IRの解析には 1163 cm-1 付近のオゾン 吸収線を用いている。現時点ではまだパラメータの検討が 不十分で30 km 付近での精度が良くないなどの問題点があるが、 講演では導出高度分布のパラメータ依存性も含めて報告する。
また、SFIT2でもSFITと同様に全量も求められるので、SFITに よって求めた全量および高層気象台のドブソン分光計による全量 観測値との比較も行い、高度分布の導出によって全量の観測精度 も向上しているかどうかを報告する。