光センサを用いた新規火山ガス放出率測定装置の開発による活動的火山脱ガス過程の解明

通过使用光学传感器开发新型火山气体排放率测量装置来阐明活性火山脱气过程

基本信息

批准号：
16J06827
负责人：
森田雅明
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06827/
关键词：
火山ガス紫外分光リモートセンシング二酸化硫黄

项目摘要

本研究の目的は，光センサを用いた火山噴煙の二酸化硫黄カラム量の測定装置を開発することである。特に，研究開始初年度である本年度は，予備研究において製作した光センサを用いた新規測定装置の性能評価と，新たな装置開発に向けた試作機の製作を開始した。予備研究においては，光センサ３台を用いて，それぞれに異なる波長帯の光学バンドパスフィルタをかぶせることで，二酸化硫黄の吸収による光量の減衰を定量的に評価するための試作機を製作した。この試作機を，大学内において野外観測することで，火山噴煙のないバックグラウンドな大気での応答性能を評価した。次に，阿蘇山において試作機のテスト観測を行った。本年度の前半は，これらのフィールド観測と実験室でのテストで得られた結果を解析することに時間を費やした。阿蘇山において，従来の紫外分光計で測定した結果と試作機の結果は，二酸化硫黄カラム量の多い時間帯はよく一致している一方で，低い二酸化硫黄カラム量の場合には，試作機の結果はバックグラウンドのノイズが大きく，定量性が低くなることが明らかとなった。このバックグラウンドノイズを低減するために，解析法の検討を行ったが，きれいな処理を行うことは難しかった。そこで，本年度後半では，バックグラウンドノイズを抑えられるように，試作機の改良を試みた。具体的には，光センサをアレイタイプに変更してセンサの前の光学系を統一することで，光センサの視野が３台でわずかに異なっていた部分を，同一の視野を持つように改良することを考案した。これに対応するよう，装置を購入し改良型の試作機の製作を開始した。本年度内に改良型試作機の製作を終えることはできなかったが，光センサを用いた測定装置開発の方向性を示すことができた。

本研究的目的是开发一种使用光学传感器测量火山羽流中二氧化硫柱含量的装置。特别是，今年是研究的第一年，我们开始评估使用前期研究中生产的光学传感器的新测量装置的性能，并制造用于开发新装置的原型。在初步研究中，我们创建了一个原型设备，通过使用三个光学传感器并在每个传感器上覆盖不同波长带的光学带通滤波器，定量评估二氧化硫吸收引起的光强度衰减。通过在大学对这个原型进行实地观察，我们评估了它在没有火山羽流的背景大气中的响应性能。接下来，我们在阿苏山对原型机进行了测试观察。今年上半年用于分析这些现场观察和实验室测试获得的结果。在阿苏山，当二氧化硫柱含量较高时，用传统紫外光谱仪测量的结果与原型模型的结果非常吻合，但当二氧化硫柱含量较低时，原型设备的结果非常吻合，表明背景噪声较大，定量性能较低。人们研究了分析方法来减少这种背景噪音，但很难进行干净的处理。因此，今年下半年，我们尝试改进原型机以抑制背景噪音。具体来说，通过将光学传感器改为阵列式，并统一传感器前面的光学系统，改善了原本略有不同的三个光学传感器的视野，使它们现在具有相同的视野我设计了一些事情要做。为此，我们购买了设备并开始制造改进的原型。尽管我们未能在本财年内完成改进原型的生产，但我们能够指明使用光学传感器的测量设备的发展方向。