放射性炭素同位体比観測と数値モデル解析に基づく全球メタン収支の解明
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21K17883
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
藤田 遼 気象庁気象研究所, 気候・環境研究部, 研究官 (40823266)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | メタン / 同位体比 / 放射性同位体 / 粒子フィルタ / 温室効果ガス / 炭素循環 / 気候変動 |
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| Outline of Research at the Start |
重要な温室効果ガスであるメタン（CH4）の全球循環の解明は気候変動対策を推進する上での喫緊の課題であるが，各排出源・消滅源の推定には未だ大きな不確定さがある。本研究では大気中CH4濃度，CH4の安定炭素・水素同位体比および放射性炭素同位体比の観測データを数値モデルによって統一的に再現することで，全球CH4の排出源・消滅源の最適な推定値を求めることを目指す。さらに，得られた推定値と複数の社会シナリオに基づく排出予測データを用いて，CH4濃度・同位体比の2050年までの将来予測と観測システムシミュレーション実験（OSSE）を行うことで，CH4排出経路の推定手段としての同位体観測の有用性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタン（CH4）は二酸化炭素に次いで重要な温室効果気体であり、短期的な削減効果が高いことから、その全球循環の解明は世界全体で効果的な排出削減策を立案する上で重要である。本研究は大気中CH4濃度と、CH4排出源・消滅源に関する情報を持つCH4の安定炭素・水素同位体比および放射性同位体比の観測データの時空間変動を，数値モデルによって解析することで，全球CH4の各排出源・消滅源の最適な推定値を求めることを目指す。また、様々な社会経済シナリオ下におけるCH4排出経路の推定手段としてのCH4同位体観測の有用性を評価する。
本年度は、大気中CH4の全球収支を適切に拘束するために、1750-2015年における大気CH4同位体比の全球平均値とその不確かさを、既存の観測データベースとモンテカルロ法をもとに再構築した。ボックスモデルへ入力する各排出源・消滅源の不確かさの事前情報を最新の文献情報と手法を元に再評価した。さらにCH4収支の事後推定値を得るための最適化手法を高度化した。これらの改良を踏まえて全球CH4収支の推定値を再評価し、国際学術誌への投稿を行なった。また得られた成果を国内学会にて口頭発表を行なった。
ボックスモデル解析により得られたパラメータ推定値を社会経済シナリオ別のCH4排出シナリオに適用して、大気中CH4濃度と同位体比の将来予測に関する計算を行った。また様々な排出部門ごとの大気中濃度および同位体比の長期変動に対するCH4排出源の寄与を定量評価するための解析プログラムを作成した。
３次元大気化学輸送モデルを用いてCH4濃度および同位体比を計算するために、統計値およびボトムアップモデルによる最新のCH4放出量データを入手し、モデルへ入力するためのデータ処理を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度にはインパクトファクターの高い国際学術誌へ論文投稿を行い、初期審査を通過したものの、今年度では査読を経て不採択という結果を受けた。その後も複数の国際学術誌への論文投稿を行ったものの不採択という結果を受けた。複数回にわたる論文の不採択に伴う原稿改訂と投稿作業に多くの時間を費やしたものの、各査読結果を踏まえてCH4放出源・消滅源の推定のための最適化手法を改良していくことで、より確からしいCH4収支の事後推定値を得ることができるようになった。これらの改訂を踏まえて、アメリカ地球物理学連合の学会誌へ投稿し、現在は査読結果への対応をしている。同時並行で将来予測に関する研究の論文原稿の執筆を進め、3次元大気輸送モデルの計算準備を進めることができた。全体としては当初の計画よりやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
全球CH4の現在収支推定に関する論文を、査読結果を踏まえて受理に向けた改訂対応や追加解析を行う。具体的には簡易ボックスモデルを用いた解析手法に伴う限界について、先行研究で得られた知見との関連から適切な評価を行う。また本研究に用いた粒子フィルタによる最適化手法のパフォーマンスを評価するために、様々なモデル設定条件下での感度実験を行う。
全球大気化学輸送モデルを用いたCH4濃度と同位体比の数値シミュレーションを、研究代表者が過去に実施した2013年末までの計算結果を延長する形で、最新の2014-2023年の期間に対して実施する。モデル計算結果を共同研究者によって得られた最新の観測データとの比較を通じて、地域的なメタン放出源の影響を評価する。夏頃から3ヶ月程度の育児休業の取得を計画しているが、必要な解析や物品購入を休業前に可能な限り実施する。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
