大気化学観測データベース

過去 2 世紀にわたり、地上、航空機、軌道上のさまざまなプラットフォームから多くの環境化学観測が行われ、データベースに保存されてきました。これらのデータベースの多くは公開されています。この記事で言及されているすべての機器は、そのデータへのオンラインでの公開アクセスを提供しています。これらの観測は、地球の大気や、気候変動、オゾン層の破壊、空気の質などの問題に対する理解を深める上で非常に重要です。外部リンクの中には、これらのデータセットの多くを 1 か所に集めたリポジトリを提供するものもあります。たとえば、Cambridge Atmospheric Chemical Database は、統一されたASCII形式の大規模なデータベースです。各観測には、気温、温位温度、ジオポテンシャル高度、等価PV緯度 などの気象条件が追加されています。

• NDSC 観測。成層圏変化検出ネットワーク (NDSC) は、成層圏の物理的および化学的状態を観測し、理解するための一連の高品質リモートサウンディング研究ステーションです。オゾンおよび主要なオゾン関連化合物とパラメータが測定対象となっています。NDSC は国際的な上層大気研究活動の主要な構成要素であり、国際オゾン委員会、国連環境計画 (UNEP)、世界気象機関 (WMO) などの国内外の科学機関によって承認されています。主な機器と測定は次のとおりです。オゾン ライダー (対流圏界面から少なくとも高度 40 km までのオゾンの垂直プロファイル。場合によっては対流圏オゾンも測定されます)。温度ライダー (約 30 ～ 80 km の温度の垂直プロファイル)。エアロゾル ライダー (下部成層圏のエアロゾル光学的厚さの垂直プロファイル)。水蒸気ライダー（下部成層圏の水蒸気の垂直プロファイル）。オゾンマイクロ波（20～70 km の成層圏オゾンの垂直プロファイル）。H ₂ O マイクロ波（約 20～80 km の水蒸気の垂直プロファイル）。ClO マイクロ波（緯度に応じて約 25～45 km の ClO の垂直プロファイル）。紫外線/可視分光器（オゾン、NO _{2 、および一部の緯度では OClO と BrO の柱状存在度）。フーリエ変換赤外分光計（オゾン、HCl、NO、NO 2}、ClONO ₂、および HNO ₃を含む広範囲の種の柱状存在度）。
• MkIV 観測。MkIV 干渉計は、ジェット推進研究所で 1984 年に設計および構築されたフーリエ変換赤外線 (FTIR) 分光計であり、太陽光吸収分光法の技術によって地球の大気の組成を遠隔的に感知することを目的としています。これは、人為的な汚染物質 (クロロフルオロカーボン、航空機の排気ガスなど) がオゾン層を乱す可能性があるという懸念から生まれました。1984 年以来、MkIV 干渉計は 3 回の NASA DC-8 極地航空機キャンペーンに参加し、15 回の気球飛行を成功させています。さらに、MkIV 干渉計は、 1986 年に南極のマクマードを含むさまざまな場所で 900 日を超える地上観測を行いました。
• ゾンデ観測。世界オゾン・紫外線データセンター (WOUDC) は、世界気象機関(WMO) の全球大気監視 (GAW) プログラムの一部である 5 つの世界データセンターのうちの 1 つです。WOUDC は、カナダ気象局 (MSC) (旧称: カナダ環境省大気環境局 (AES)) の実験研究部門によって運営されており、トロントにあります。WOUDC は 1960 年に世界オゾンデータセンター (WODC) として始まり、1964 年に世界のオゾンデータの最初のデータ出版物を作成しました。1992 年 6 月、AES は WMO からの要請に応じて、WODC に紫外線データを追加しました。その後、データセンターは世界オゾン・紫外線データセンター (WOUDC) に改名され、WODC と世界紫外線データセンター (WUDC) の 2 つの構成要素から構成されています。

• 航空機観測。サブオービタル科学プログラムの一環として、多くの航空機観測が実施されており、地球科学プロジェクト オフィスではこれらの観測の概要を公開しています。データは、地球科学プロジェクト オフィスのアーカイブからアクセスできます。
• MOZAIC 観測。MOZAIC プログラム (エアバスの現役機によるオゾンおよび水蒸気の測定) は、実験データを収集するために 1993 年にヨーロッパの科学者、航空機メーカー、航空会社によって開始されました。その目標は、大気を理解し、特に航空機の影響に注目しながら、人間の活動の影響下で大気がどのように変化しているかを理解することです。MOZAIC は、世界中を飛行する 5 機の長距離旅客機によるオゾンと水蒸気の自動定期測定で構成されています。その目的は、大気中の化学的および物理的プロセスの研究を可能にし、それによって地球規模の化学輸送モデルを検証するための大規模な測定データベースを構築することです。MOZAIC データは、特に、亜音速航空機が排気ガスのほとんどを放出する高度 9～12 km におけるオゾンと水蒸気の詳細な気候値を提供し、これは既存のモデルではまだ不完全な説明しかされていない非常に重要な領域 (放射や S/T 交換など) です。これは、上部対流圏/下部成層圏 (UT/LS) で発生するプロセスに関する知識や、対流圏界面付近の化学と輸送のモデル処理を向上させるのに役立ちます。MOZAIC データはアクセスが制限されており、アクセスするにはフォームに記入する必要があります。
• CARIBIC 観測。CARIBIC (計器コンテナに基づく大気の定期調査用民間航空機) プロジェクトは、地球の大気における重要な化学的および物理的プロセスを研究および監視する革新的な科学プロジェクトです。詳細かつ広範な測定は、エアバス A340-600「レバークーゼン」(http://www.flightradar24.com/data/airplanes/D-AIHE/) での長距離飛行中に行われます。自動化された科学機器を搭載した航空貨物コンテナを展開し、航空機の下にある空気および粒子 (エアロゾル) の入口に接続します。MOZAIC とは対照的に、CARIBIC は 1 機の航空機にのみインストールされますが、より広範囲の大気成分を測定します (CARIBIC -> 計器)。CARIBIC と MOZAIC は両方とも IAGOS に統合されています。データは 1998 年から 2002 年までと 2004 年から現在まで存在します。CARIBIC -> データ アクセスからリクエストできます。

• ATMOS 観測。大気微量分子分光実験 (ATMOS) は、大気の化学組成を研究するために設計された赤外線分光計 (フーリエ変換干渉計) です。このセクションでは、機器の動作原理と仕組みに関する一般的な情報と詳細な情報の両方を読むことができます。ATMOS 機器は、1985 年以降、スペース シャトルで 4 回飛行しています。航空機や高高度気球プラットフォームで飛行した ATMOS の前身は、超音速輸送機の排気ガスがオゾン層に与える影響を懸念して 1970 年代初頭に誕生しました。人工のクロロフルオロカーボンによるオゾン破壊の可能性が発見され、地球規模の測定の必要性が重要になったため、この実験はスペース シャトル用に再設計されました。
• CRISTA 観測。CRISTA は、CRyogenic Infrared Spectrometers and Telescopes for the Atmosphere の略称です。これは、地球の大気の赤外線放射を測定するためにヴッパータール大学によって設計および開発された、周縁スキャン衛星実験です。3 つの望遠鏡と 4 つの分光計を備え、液体ヘリウムで冷却された CRISTA は、非常に高い水平および垂直解像度で、温度と大気微量ガスの地球マップを取得します。この設計により、高度 15～150 km の領域における小規模な動的構造の観測が可能になります。

• ACE 観測。SCISAT -1としても知られる大気化学実験 (ACE) 衛星は、地球の大気を測定するカナダの衛星であり、ATMOS の伝統を引き継いでいます。
• オーラ観測。オーラは、 NASA EOS 「A トレイン」と編隊飛行します。これは、他のいくつかの衛星 (Aqua、CALIPSO、CloudSat、フランスの PARASOL) の集合体です。オーラは、大気化学の研究のために、 MLS、HIRDLS、TES、OMI という4 つの機器を搭載しています
• ILAS 観測。環境省（旧環境庁）が開発した ILAS（改良型周縁大気分光計）は、地球観測技術衛星 ADEOS（先進地球観測衛星）に搭載されています。ADEOS は、1996 年 8 月 17 日に日本の種子島宇宙センターから H-II ロケットで打ち上げられ（ADEOS は「みどり」に改名されました）、1997 年 6 月 30 日に運用を終了しました。ILAS で得られたデータは、国立環境研究所（NIES）によって処理、アーカイブ化、配布されています。
• POAM 観測。極域オゾンおよびエアロゾル測定 II (POAM II) 装置は、海軍研究所(NRL) によって開発され、大気中のオゾン、水蒸気、二酸化窒素、エアロゾルの消散、および温度の垂直分布を測定します。POAM II は、約 350 ～ 1060 nm のスペクトル範囲をカバーする 9 つの狭帯域チャネルで太陽消散を測定します。
• SAGE および HALOE による硫酸エアロゾル観測。SAGE II (成層圏エアロゾルおよびガス実験 II) センサーは、1984 年 10 月に地球放射収支衛星 (ERBS) に搭載され、57 度の傾斜軌道に打ち上げられました。軌道上の宇宙船が日の出と日の入りに遭遇するたびに、この機器は太陽掩蔽技術を使用して、0.385 ～ 1.02 マイクロメートルの波長を中心とした 7 つのチャネルで地球の縁を通過する減衰太陽放射を測定します。HALOE 多波長粒子消光測定に基づく成層圏エアロゾルのサイズ分布の取得は、Hervig ら [1998] によって説明されました。このアプローチでは、単峰性対数正規サイズ分布が得られ、これは、総エアロゾル濃度、中央半径、分布幅の 3 つのパラメーターを使用して、エアロゾル濃度と半径の関係を表します。このサイトでは、Hervig らによる測定に基づく結果を提供しています。 HALOE サイズ分布は、1 年間のデータを含む NetCDF ファイルで提供されます。結果は、0.3 km 間隔で 6 km から 33 km の範囲の均一な高度グリッドで報告されます。ネイティブの HALOE 高度間隔は 0.3 km であるため、この補間はデータにほとんどまたはまったく影響しません。ファイルには、高度、圧力、温度、エアロゾル濃度、半径中央値、分布幅、エアロゾル組成などのプロファイル データが報告されます。エアロゾルの表面積と体積密度は、ここに示した関係を使用してサイズ分布パラメータから簡単に計算できます。
• 上層大気研究衛星(UARS) の観測。UARS のデータは、GES 分散アクティブ アーカイブ センター (DAAC) から入手できます。UARS 衛星は、1991 年にスペース シャトル ディスカバリーによって打ち上げられました。長さ 35 フィート (11 m)、直径 15 フィート (4.6 m)、重量 13,000 ポンドで、10 個の機器を搭載しています。UARS は、軌道傾斜角 57 度で高度 375 マイル (604 km) を周回します。UARS は、オゾン層内のオゾンと、オゾンの化学反応とプロセスに影響を与える化合物を測定しました。UARS は、成層圏の風と温度、および太陽からのエネルギー入力も測定しました。これらを組み合わせることで、気候と気候変動における上層大気の役割を定義するのに役立ちました。

• 表面アルベド。表面反射率は大気の光分解にとって重要です。全オゾンマッピング分光計 (TOMS) やオゾンモニタリング装置 (OMI) などの機器は、毎日の全球フィールドを提供します。

• 酸性雨
• 大気化学
• 温室効果ガス
• 国際地球大気化学
• オゾン
• 汚染
• オゾン層の破壊に関する科学的評価

• 英国大気データセンター。
• ケンブリッジ大気化学データベースは、統一されたASCII形式の大規模なデータベースです。各観測には、気温、温位、地位高度、等価PV緯度などの気象条件が追加されます。
• GOMEデータ。
• NASA 地球科学プロジェクト オフィスのアーカイブ。
• NASA GSFC 分散アクティブ アーカイブ センター。
• NASA ラングレー分散アクティブ アーカイブ センター。
• 成層圏変動検出ネットワーク。
• インタラクティブ検索のための NADIR NILU の大気データベース。
• NOAA SBUV-2 データ。
• 世界オゾン・紫外線データセンター (WOUDC)。
• NOSAの世界オゾン・紫外線データセンター