フィルン試料のハロカーボン測定を利用した過去50年のメタン同位体変動の高精度復元

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18342
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 梅澤 拓 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 研究員 (00570508)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: メタン / フィルン / 同位体比 / ハロカーボン / フィルン空気拡散モデル

Outline of Annual Research Achievements

重要な温室効果ガスであるメタンの全球循環の解明は、その気候への影響やフィードバックの理解と将来予測にとって重要である。過去の変動の復元と要因理解はその重要な手がかりとなるが、現在の諸仮説の検証には観測的証拠が不足している。本研究の目的は、極域氷床上部の空隙層(フィルン)の空気試料から分析したメタン同位体比データから、南北両半球でのメタン放出源の時間変化を過去50年にわたって復元することである。平成29年度には、フィルン空気試料のハロカーボン類の測定とフィルン空気拡散モデルの改良を重点的に実施した。第一に、ハロカーボン測定システムを改良して真空系濃縮ラインを増設し、多様なハロカーボン類を分析対象として分析条件の最適化を行った。これにより、従前のシステムと同等の分析精度を保ちながらも希少なフィルン試料の分析使用量を削減することができた。このシステムを使用して、グリーンランドで採取されたフィルン空気試料の分析を実施した。第二に、得られた測定データを活用するため、現行のフィルン空気拡散モデルでハロカーボン類の計算を行うための準備を行った。具体的には、先行研究を調査し、最新の各種入力パラメータを収集し、成分別の参照大気ヒストリを入手してモデルへ適切に入力できるように整備した。さらに公開データを用いてハロカーボン類の予備計算を実施し、我々のモデルを用いた場合でも、世界の研究グループのモデルと比較しても同レベルの観測再現性能が得られることを確かめた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ハロカーボン類の真空系濃縮ラインを増設・最適化し、分析精度の評価とともに、フィルン試料の分析を実施することができた。さらに、フィルン空気拡散モデルでハロカーボン類の計算を行うために必要な入力データを整備し、公開データでのモデル評価を行い、実際の分析データに合わせたモデル計算を実施する準備が整った。全体として、研究計画通りに進捗している。

Strategy for Future Research Activity

これまでの分析で得られたハロカーボンデータを利用して、フィルン空気拡散モデルで使用する拡散係数の最適化を行う。すなわち、前年度までに整備した成分別の大気ヒストリを利用して、複数のハロカーボン類のモデルによる深度分布が、実測定の深度分布と一致するように、フィルン内部の拡散係数をチューニングする。これにより、複数成分で制約された信頼度の高い拡散係数が得られる。これを用いて、メタン濃度と同位体比のモデル計算を行い、過去の大気ヒストリを解として導出する。この際、モデルを用いてフィルン内部での同位体分別効果を評価する。さらに、復元したメタン濃度と同位体比の変動に基づいて過去50年にわたるメタン放出源の時間変化を考察するため、南北両半球と放出源を考慮したボックスモデルを構築し、南北両半球におけるメタン放出源の時間発展を放出源別に考察する。

Causes of Carryover

使用計画に合わせて執行したが、使用額欄の通りの残額が発生した。次年度での消耗品購入に使用する。