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大気-海洋間における二酸化炭素交換速度の評価に関する研究

大气与海洋二氧化碳交换率评价研究

基本信息

批准号：
04J06567
负责人：
津守博通
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06567/
关键词：
気体交換速度二酸化炭素風波海面境界過程気液平衡器

项目摘要

海洋観測塔において二酸化炭素(CO_2)交換速度の現地観測を行い,風波気液界面における気体交換速度の評価手法について検討した.超音波風速計とOpen path型の非分散赤外線ガス分析計を用い,渦相関法から大気海洋間のCO_2フラックスを算定した.また,CO_2フラックスに対する潜熱および顕熱輸送に起因する密度変動の影響を評価するためにWPL補正も行った.海洋表層の溶存CO_2分圧測定には疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いた.最終的に,補正されたCO_2フラックスと溶存CO_2濃度差からCO_2交換速度を算定した.CO_2フラックスにおける潜熱および顕熱補正量の合計は渦相関量と同程度の大きさで,輸送の向きはほぼ反転していた.このことは海面CO_2フラックスにおいて空気の密度変動の寄与が大きいことを示している.さらに,波の位相速度と風速の比を指標として波浪場をうねりと風波に分類し,気体交換速度の波浪依存性について検討した.気体交換速度はうねりよりも風波が卓越する波浪場の方が相対的に大きくなり,また風波が卓越する波浪場においても,同じ風速に対して波齢が大きい程増大する傾向を示した.このような波浪依存性は,風波界面における交換速度の無次元評価式を構築する上で考慮すべき重要な点である.現地における溶存CO_2濃度の長期連続観測のために,中空繊維膜モジュールを用いた溶存CO_2分圧測定システムを新たに開発した.このモジュールは多数の中空繊維膜を有していることから高い気液平衡度が達成可能であり,また,表面が非多孔質状の中空繊維膜のため容易に浸水せず,気液平衡器として安定的に海水中に設置可能である.さらに,この計測システムは気液平衡器を直接海水中に設置できるため,バブル式やシャワー式の気液平衡器のように海水をポンプで揚水する必要はなく,消費電力も約10W程度となった.

In situ measurement of CO_2 exchange rate in ocean tower, the evaluation method of CO_2 exchange rate at wind-water interface is discussed. Application of Ultrasonic Anemometer and Open Path Non-Dispersive Infrared Spectrum Analyzer; Calculation of CO_2 Spectrum in Large Ocean by Eddy Correlation Method; CO_2-induced heat transfer and its influence on density Determination of dissolved CO_2 partial pressure in the ocean surface by using aqueous porous membrane and gas liquid balancer. Finally, the correction of CO_2 concentration difference and CO_2 exchange rate is calculated. The latent heat and heat correction of CO_2 concentration difference and CO_2 exchange rate are calculated. The total eddy current correlation of CO_2 concentration difference and CO_2 exchange rate is calculated. The density of CO_2 in the air varies with the temperature of CO_2 in the sea. In addition, the ratio of wave phase velocity to wind speed is an indicator of the wave field, the classification of wind waves, and the wave dependence of the exchange velocity of particles. The wave field has a strong tendency to increase in the direction of the wave field and in the direction of the wave field. The wave dependence and the dimensionless evaluation of the exchange velocity at the wind-wave interface are important points to consider. A new method for the determination of dissolved CO_2 concentration in hollow carbon membranes was developed. Most of these hollow membranes have a high degree of gas and liquid equilibrium, and the surface is not porous and the hollow membranes are easy to immerse, and the gas and liquid equilibrators are easy to install in stable seawater. In addition, the measurement system is equipped with a gas liquid balancer directly in seawater, and the consumption of electric power is about 10W.