カワイイコンプティーク
海洋の物理的循環の指標が得られたり、分布の変化から化学海水入口が大多数であった。
しかし、シャワー方式では、水の流れが細いのに対し、その何十倍もの体積の空気がある。
そのため、海水中の二酸化炭素が空気に対して過剰や不足のときに二酸化炭素が移動すると、海水の二酸化炭素分圧が変化し、測定は不正確になる。
また、ガス交換はシャワー海に水液滴の表面でだけおこるので、シャワーが落ちる数秒という間に平衡に達することはない。
この二つの問題を解決するため、シャワー式平衡器では、空気を循環させて閉じた回路の中の空気を何回も海剛水に触れさせ、長い時間をかけて、最終的に、空気中の二酸化炭素分圧を海水の二酸化炭素分圧に等しくし、二酸化に長いバブル型平衡器で平衡に達せしめると、泡と海水の交換が十分に行われるので、泡の内側の空気中二酸化炭素分圧は海水のそれと正しく平衡になる。
しかし、泡の全圧が大気圧より表面張力分だけ高いので、その空気が大気圧にもどるときには、二酸化炭素の分率は分圧／全圧となり、正しく設計された平衡器から出てくる空気の分率より低くなってしまう。
そこで、タンデム型平衡器では、バブル型の上にミキサー型と呼ぶ二段目の平衡器部分をとり付けた。
その結果、他のタイプの平衡器と一致する測定値が得られるようになった。
タンデム型には多くの利点がある。
循環型の平衡器で空気が循環しているということは、平衡器の入口と出口の圧力の差で空気が流れていることを意味する。
平衡器は大気に対して閉じた状態で運転するので、平衡器の中の圧力が大気と等しいかどうか、圧力をモニターしながらきわめて慎重に運転しなくてはならない。
平衡器内圧に大気圧からのずれがあると、バブル型の表面張力同様、測定値に偏差を生ずる。
シャワー型平衡器で、厳密な圧力制御運転を行うのはなかなか困難で、高度の運転技術が必要であった。
一方タンデム型では、平衡器が大気に全く開放されているので、炭素分率を測定する。
これに対して、改良された装置では、大量の海水の流れの中を、少量の空気の泡があがってゆく方式をとっている（バブル式）。
この場合、海水から多少の量の二酸化炭素が空気へ移動しても、海水中の二酸化炭素分圧は変化しない。
また、たくさんの小さな泡を平衡器の下から上へあげてやると、その表面積は十分に広く、ガス交換は迅速におこり、海水の二酸化炭素分圧と近い空気が、循環系でなくとも得られる。
ところが、私達の予想しないことが測定装置比較実験でおこった。
慎重に運転したシャワー型の装置と比較して、バブル型の装置による測定値のほうがわずかに低かったのだ。
いろいろ検討した結果、その理由は表面張力によるものとわかった。
バブル型平衡器で泡が水面に達したときには、大気圧で泡がはじける。
しかし、泡が泡として存在できる理由は、内側の表面張力で泡の形が支えられているからである。
そして表面張力の次元を考えると圧力と同じ次元である。
つまり、泡として存在する水中の気体の圧力は周辺圧より高い、泡の内部圧が周辺と同じになると、泡はつぶれ、泡が水に溶けてしまう。
気圧より表面張力だけ高い圧力の空気と海水を十分二酸化炭素分圧を広域、高頻度に測定することは、海洋の二酸化炭素吸収量や吸収放出域分布をあきらかにすることから地球温暖化の解明につながり、今日の海洋研究に求められている課題である。
季節変動を完全にカバーするためには、同一海域でくり返し測定を行わねばならない。
しかし、このように多くの航海日数を必要とする観測作業を、官庁や大学などの海洋観測船で行うのはきわめて困難である。
観測船で行うべき研究は他にもたくさんあり、同じ海域を長期にわたりくり返し観測することだけに航海日数を割くのは不可能だからである。
ところで海水の二酸化炭素分圧測定は、船が航走したままで連続測定が可能である。
そこで、停船観測はできないが一定の航路を定期的に運航してくれる一般商船に白羽の矢が立つこととなった。
一九九五年に、K環境研究所は、カナダ海洋研究所象ほど細かな時定数で測定しなくてはならない。
このような現象に私達が気づいたのは、生物生産の大きい亜寒帯太平洋で観測を行ったからである。
北太平洋の二酸化炭素分圧観測くに慎重にならなくとも平衡器内圧変動はおこらず、船上での扱いがはるかに容易であった。
また、船上で二酸化炭素平衡器を運転するとき問題となることに、シャワーヘッドのつまりがある。
シャワーヘッドの穴の大きさは一ミリメートル以下であり、オキアミなど小型生物が多い海域ではすぐに詰まる。
これに対しタンデム型では、内径二〇ミリメートルという太い筒から海水が流れ落ちるので詰まらない。
また、空気は筒の下から入って上に出てゆくだけで循環しないので、表層海水の二酸化炭素分圧が急に変化しても、速やかに応答する。
最新の装置では、一○秒ごとに結果を記録することにより、細かな海洋表層の二酸化炭素分圧変化を追うことができるようになった。
一方、シャワー型の平衡器では、前述したように海水と空気の接触一回で平衡に到達させることが困難なので空気を循環させる。
そのため、海水の二酸化炭素分圧が急激に変化したときは、時間的に平均した結果しか得られず、高速応答にならない。
統計学的にみると、細かく変動する現象を荒いサンプリング間隔で測定すると、測定値の平均値は現場の平均値と偏差をもちやすくなる。
つまり、細かく変動する現士からうけ、私は川崎港に船を見学に行った。
スコーグラン号は、カナダで生産されるツーバイフォー住宅用建材をバンクーバーで積み、日本の各地の港に運ぶ船で、完全な定航船ではないが、約六?八週間隔で日本と北米西岸間を運行している。
復路は、日本か韓国で車を積載して米国の港を経由する場合と、空荷でバンクーバーへ直帰する場合があった。
船長、機関長と打ち合わせを行ったが、協力的な態度に感激しつつも、はたして大きな設備を商船に乗せることが可能なのか？とかなり心配であった。
観測機器の製作にあたったK電子工業の人たちと設置計画を立て、機関長と何度か打ち合わせを行い、一部分の工事は機関長に依頼し、残りの工事を日本での停泊中に行った。
このとき一番の問題が、測定済み海水を船外に捨てる方法であった。
多くの観測船では、研究用海水という名称で表層海水がポンプ吸引され、船内実験室で流しに捨てられるよう排水設備が整っている。
商船で、海水が得られやすいのは機関室周辺である。
しかし、油汚染防止の立場から、機関室排水を排出することには厳しい規制があるため、簡単に排出口を見出すことがむずかしい。
スコーグラン号でも、測定に用いる海水の導入との共同プロジェクトとして、材木運搬船スコーグラン号（四一九○五トン）による北太平洋の二酸化炭素分圧観測を開始した。
一九九九年からは、商船三井所属アリゲーターホープ号に新設備を搭載し観測を継続している。
また気象庁は、SM所属アリゲーターリバティ号で一九九八から二〇○一年に北米航路での観測を行った。
このように、わが国の商船利用による二酸化炭素分圧観測は、ここ数年で非常に進みつつある。
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