炭素収支測定関連装置の活用実例の紹介

2015年3月19日木曜日日本農業気象学会2015年全国大会技術プレゼンテーション
炭素収支測定関連装置の
活用実例の紹介
メイワフォーシス株式会社
2015年3月19日木曜日日本農業気象学会2015年全国大会技術プレゼンテーション
メイワフォーシス株式会社
1968年創業環境／材料／バイオ
環境部門主要製品メーカー
LI-COR, Inc.
1971年創業
Dynamax, Inc.
PMS Instrument Company
Stevens Water Monitoring Systems, Inc.
2015年3月19日木曜日日本農業気象学会2015年全国大会技術プレゼンテーション
炭素収支測定関連装置の活用実例の紹介
１．フラックス測定システムとLI-CORアナライザー特徴
２．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
2015年3月19日木曜日日本農業気象学会2015年全国大会技術プレゼンテーション
１．フラックス測定システムとLI-CORアナライザー特徴
LI-7700
オープンパスCH4アナライザー
LI-7200
ウェザープルーフ
CO2/H2Oアナライザー
LI-7500A
オープンパス
CO2/H2Oアナライザー
超音波風向風速計
温湿度センサー
放射収支センサー
2015年3月19日木曜日日本農業気象学会2015年全国大会技術プレゼンテーション
LI-7700 オープンパスCH４アナライザ
世界唯一のオープンパスメタンガスアナライザー
ノイズ5ppb(10Hz、2ppm CH4時)ガスクロ
レベルの精度
ここでメタンを
測ります
 測定パス長: 0.5m×30往復合計30m
 汚れに強い WMS方式を採用
自動セルフクリーニング機能付き
 レーザー波長は1.651µm固定
波長ピークのみの測定により、安定です
 動作温度範囲：-25 ～ 50ºCと広範囲
熱帯からツンドラまで測定されています。
 低消費電力：通常 8W
クリーニングサイクル時は16W
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LI-7700 オープンパスCH４アナライザ
WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy＝波長変調吸収分光法方式
と
Herriott型多重反射レーザーパス
■汚れに強い測定方式
LI-7700には、他の光学測定方式より絶対的な優位点があります。
非常に低いノイズで強い信号を供給することができるWMS方式を採用しております。ま
た、より少ない反射・短い光学距離にて高感度測定を可能にし、鏡の汚染の影響を少なく
することができます。
LI-7700のHerriott型多重反射レーザーパスルは３０mの光路長ですが、他の光学方式
ガス分析装置で、LI-7700と匹敵するような精度を求める場合、光路長数キロメートルまで
必要とします。他の光学測定方式と比較し、より少ない反射で測定することができ、それ
故に他の光学測定方式装置で使用される鏡ほど、汚染の影響を受けにくいのです。
Cavity Ring Spectroscopy(CRDS)とIntegrated Cavity Output Spectroscopy(ICOS)を
使用する分析計の反射ミラーは、99.99%かそれ以上の高い反射率を必要とします。反射
ミラーはCRDSとICOSより、汚れの影響を受けません。
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LI-7500A オープンパスCO2/H2O アナライザー
世界シェア90%以上 FLUX測定の世界標準器
 絶対的な信頼性高速応答で10年以上の
稼働実績
 シンプルデザイン
 USBメモリーへの生データ保存ロガー不要で
使用可能
 センサーヘッドの温度制御可能により低電力で
使用でき、自家放熱の問題も軽減
 各社風速計接続可能生データの同時記録
372.8
15: 49:55
15: 48:15
15: 46:35
15: 44:55
15: 43:15
15: 41:35
15: 39:55
15: 38:15
15: 36:35
15: 34:55
15: 33:15
15: 31:35
15: 29:55
15: 28:15
15: 26:35
15: 24:55
15: 23:15
15: 21:35
15: 19:55
15: 18:15
15: 16:35
15: 14:55
15: 13:15
15: 11:35
15: 09:55
15: 08:15
15: 06:35
15: 04:55
LI-7500Aは、従来のクローズドパスアナライザークラスのノイズレベルを達成していま
す。
新型LI-7500Aオ-プンパスCO2/H2O分析計定常ガス373ｐｐｍ,
1秒出力４５分間測定,スパンテストデータ
373.2
373.15
373.1
373.05
373
372.95
372.9
372.85
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LI-7200 ウェザープルーフ CO2/H2Oアナライザー
欠落の無い無人測定を実現水にぬれても測れます
 全天候対応クローズドパスアナライザー
～野外Flux測定基準機「LI-7500」に基づいた設計
 雨や雪氷、結露によるデータ欠損がない
ここからガスを吸引
 ブローアーによる大流量通気システム採用
１６Wで１５L／分の能力
 Cell内高速温度／圧力測定
 低消費電力クローズドパス
単独 12W ／＋フローモジュール約30W
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LI-7200 ウェザープルーフ CO2/H2Oアナライザー
LI-7500 vs LI-7200
ppm濃度測定の比較
CO2, ppm
390390
10Hzでの短時間比較
Instantaneous CO2 concentrations
380380
LI-7200
LI-7500
370
370
31500
31650
Time in 10 Hz scans
31900
31950
10Hzでの高速測定において、LI-7200とLI-7500の差はほとんどありません。
LI-7500の方が、より細かい変動を測定しておりますが、両者の違いは平均で１％未満です。
LI-7200は、測定点からのチューブ長約1mと短く、また、大流量フローモジュールとの組み合わせにより、
タイムラグは最小限となる設計です。
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ラインナップ共通プラットホーム
LI-7550 インターフェースユニット
SMART Flux CPU搭載
・ EddyPro® 採用CPU
・リアルタイムでの渦相関演算が可能
・瞬時の結果グラフ表示機能
USBメモリーへのデータ記録
・ロガー無しでもFlux生データの記録が可能
・フラックス平均値演算データの記録が可能
・バックアップデーターとしての記録
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ラインナップ共通プラットホーム
Biomet Flux用気象測定ユニット
●GPSでの時計同期
データ欠落時のデータ補填
フラックス測定システム専用Biomet気象測定ユニットを
増設することにより、フラックスデータを補填をサポートします。
各種気象センサーからのデータは、ガスアナライザーと
超音波風力計のデータと時計同期して記録され、
ギャップ充填のために使うことができます。
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ラインナップ共通プラットホーム
Flux自動計算フリーソフトウェア
LI-7200、LI-7500A、LI-7700と超音波３D風速計の10Hz以上の生データから、『Flux』計算を行うことのできるソフトウェアです。
複雑な補正も含まれた計算が自動で行われ、どなたでも同一品質の計算を行うことができます。
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ラインナップ共通プラットホーム
SMART Flux CPUによる自動演算
3日間の風向と風速グラフ
Flux演算データでのリアルタイムグラフ表示
例）8日分の潜熱フラックス W／m2 の
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●水田でのオープンパスCH4フラックス測定の実現
LI-7700の性能は、野外で実証されております。
LI-7700 オープンパスCO2/H2Oアナライザーは野外での連続長期間測定
においても、クローズドパス分析計との比較においても一致すると
確認されました。
Iwata, H., Kosugi, Y., Ono, K., Mano, M., Sakabe, A., Miyata, A., and Takahashi,K.
Cross-Validation of Open-Path and Closed-Path Eddy-Covariance Techniques for Observing Methane Fluxes.
Boundary-Layer Meteorol (2014) 151:95–118
DOI 10.1007/s10546-013-9890-2
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●アメリカ大都市内でのメタンガス漏れ測定
環境防衛基金(Environmental Defense Fund)、Google Earth、
コロラド州立大学(CSU)による、アメリカ大都市内での
メタンガス漏れをマッピングする研究活動にLI-7700が利用されています。
アメリカの大都市では、地下に埋まっている天然ガスの
パイプから漏れている大量のメタンガスによる環境被害が深刻化しています。
メタンガスの空間リーク分布測定に、分析計精度と40Hzでの高周波測定機能と、
8Wの低電力での稼働性能が有用であり、LI-7700が選ばれました。
環境防衛基金(Environmental Defense Fund) Homepage
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●アメリカ大都市内でのメタンガス漏れ測定
環境防衛基金(Environmental Defense Fund) Homepage
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●埋め立て地での長期CH4フラックス測定
埋め立て地でCH4ガスは気圧変化により放出されていることがわかります。
【文献データ】
Xu et al., 2013.
Impact of Changes in Barometric Pressure on Landfill Methane Emission.
Submitted to Global Biogeochemical Cycle.
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●中国での蒸発散測定プロジェクト
中国生態系研究ネットワーク（The Chinese Ecosystem Research Network:CERN）
でのプロジェクトでは、干ばつや水管理の研究として中国全土に27基の
フラックスタワーを設置し研究が進められています。
約13億人の人口を抱える中国での、干ばつ・水管理への対策として、
LI-COR社の渦相関システムを国内全土において使用しています。
生態系全体にわたる大きな規模で、水循環の一部である「蒸発散」を測定しており、
水の効率的な使い方・干ばつ及び水管理の問題に対する理解を深めようとしています。
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
●市街地でのCO2 Fluxの年間マッピング比較
緑が多い
緑がすくない
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2．温室効果ガス測定システムアプリケーション紹介
その他、ホームページで紹介しております。
●米国ミシガン州ケロッグでのフラックス測定
移動式でLI-7700とLI-7500にてCH4/CO2/H2Oフラックス測定を行っております。
●カナダマニトバ州チャーチルでのフラックス測定
LI-7700とLI-7500AにてCH4/CO2/H2Oフラックス測定を行っております。
LI-COR, Inc.
http://www.licor.com/env/
メイワフォーシス株式会社
http://www.meiwafosis.com/
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
LI-6400XT クロロフィル蛍光・光合成蒸散測定システム
最大の特徴は…
チャンバー直結の2台の高精度分析計
ここに葉っぱを挟みます。
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
●高精度な2台の分析計
CO2入口(R)出口(S) ppm濃度
DCO2 ppm濃度
370.2
0.2
370.1
0.15
0.1
●LED光源での自動自在光制御
118
109
100
91
82
73
64
55
46
37
28
-0.15
19
369.6
10
-0.1
1
369.7
-0.2
121
113
105
97
89
81
73
65
57
49
-0.05
41
0
33
CO2S
25
369.8
0.05
17
CO2R
9
369.9
1
370
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
●チャンバー内CO2濃度の自動自在制御
●イサーネット通信 WiFiでの制御
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
●RGB光源付針葉樹チャンバーでの測定例
サンプル
条件等
時期
－スギのシュート投影面積あたり－
：スギ樹高10m樹冠上部の当年生シュート
（枝の部分と針葉を含む）
：水切りしたサンプルを用い、室内での測定。
室温25℃、チャンバー温度25℃に設定
： 2012年12月
＜A－Ci光合成曲線＞
Net photosynthetic rate
(µmol CO2 m-2 s-1)
＜光－光合成曲線＞
20
50
15
40
10
30
5
20
0
10
-5
0
-10
-10
0
1000
2000
PAR (µmol m-2 s-1)
3000
0
500
1000
Ci (µmol CO2 mol-1)
＊LI-6400XT+6400-22L RGB光源付き針葉樹チャンバーをご使用のユーザー様からのご提供データ
1500
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
●クロロフィル蛍光とガス交換の同時測定例
2%酸素環境下と21%酸素環境下での炭酸ガス固定（AG）と電子伝達速度（ETR）の関係グラフ
同一エリアで、クロロフィル蛍光で光学系Ⅱ（PSⅡ）とガス交換（カルビンサイクル）の相関を測定できます。
低酸素濃度（2%）下では、光呼吸は低めとなり、高酸素濃度化より、炭酸ガス固定が大きくなります。
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
●野外での日変化測定
青自然環境下
黒 CO2 550ppm環境下
橙 O3 1.25倍環境下
FACE実験区での大豆の光合成日変化グラフ
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３．光合成蒸散測定システム特徴とアプリケーション紹介
その他、ホームページで紹介しております。
●米国テキサス州ビック・ベント国立公園チワワ砂漠での
光合成と土壌呼吸、Flux測定
LI-6400とLI-8100 8チャンバー全自動土壌呼吸測定システム、CO2/H2OFlux測定システム
を用い、乾燥地帯でのカーボンと水の収支解析がおこなわれております。
●チベット自治区ナムツォでのエコシステムCO2フラックスの測定
LI-6400とカスタムメイドチャンバーを用い、高山草原地帯での炭酸ガス収支解析で
使用されております。
メイワフォーシス株式会社
http://www.meiwafosis.com/
LI-COR, Inc.
http://www.licor.com/env/

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