Analysis of global budget and atmospheric impacts of oceanic volatile organic compounds with integrated observations and chemistry-transport modeling

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17KK0016
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 谷本 浩志 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 副領域長 (30342736)
• Project Period (FY): 2018 – 2023
• Keywords: 大気化学 / 海洋有機物 / 揮発性有機化合物 / 地球観測 / モデリング

Outline of Annual Research Achievements

海洋表層から大気中には揮発性有機化合物が放出されているが、特に酸素を含む揮発性有機化合物(OVOC)は海水中の溶存有機物に太陽光が当たり生成すると考えられている。一方、そのメカニズムは明らかになっているとは言い難く、特に海洋バクテリアが果たす役割には不明な点が多い。そこで、海洋バクテリアの代謝により生成した溶存有機物に光照射を行うことで、OVOCの生成または分解プロセスを評価した。生成したバクテリア由来の溶存有機物は発色性有機物またはアミノ酸及びフミン様の蛍光性有機物であり、それらからアセトアルデヒド、アセトン、メタンチオール、硫化ジメチル、ジチオギ酸、ジメチルジスルフィドが生成することが分かった。このうちアセトアルデヒドにはバクテリアの増殖期に顕著な生成が観察され、バクテリア由来の有機物がアセトアルデヒドの発生源として重要である可能性が強く示された一方、アセトンの発生源には重要ではないことが示唆された。これまで世界各国の研究者により行われてきた海洋表層水のOVOC観測からは、アセトン及びアセトアルデヒドが検出されて濃度データが蓄積されてきているが、本実験解析の結果はグローバルな濃度分布や濃度変動に対する理解を深める結果となった。また、海水中濃度が最も多い硫化ジメチルについてはその生成・消失メカニズムが多く研究されてきたが、その代謝過程で生成するメタンチオールについて、プロトン移動反応質量分析計による大気・海水濃度の測定が進んでおり、硫化ジメチルに加えて、データの蓄積と統合化によるグローバルな濃度分布、濃度変動、フラックスの導出と、モデリングによる気候影響や硫黄循環の解析が必要である、との議論を進めた。なお、コロナ禍での渡航制限により渡航期間が180日に満たなかったが、データの共同解析並びに今後の推進方策の議論を進め、当初目的を達成して研究を完了した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] スペイン海洋科学研究所(スペイン) (2024)
  • Year and Date: 2024-03-19 – 2024-03-22
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: スペイン海洋科学研究所
  • Co-investigator Overseas: Rafel Simo
  • Department: 海洋研究部
  • Job Title: 教授
  • Change Date: 2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] 国立大気研究センター(米国) (2024)
  • Year and Date: 2024-02-08 – 2024-02-21
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: 国立大気研究センター
  • Co-investigator Overseas: Louisa Emmons
  • Department: 大気化学観測モデリング研究部
  • Job Title: 室長
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] 王立宇宙・超高層大気研究所(ベルギー) (2023)
  • Year and Date: 2023-10-21 – 2023-10-29 | 2023-11-112023-11-17
  • Country Name: BELGIUM
  • Counterpart Institution: 王立宇宙・超高層大気研究所
  • Co-investigator Overseas: Jean-Christopher Lambert
  • Department: 大気データシナジー部
  • Job Title: 室長
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] 国立大気・気候科学研究所(イタリア) (2023)
  • Year and Date: 2023-08-23 – 2023-09-06
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: 国立大気・気候科学研究所
  • Co-investigator Overseas: Maria Cristina Facchini
  • Department: 大気・気候科学部
  • Job Title: 部長
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] University College London(英国) (2023)
  • Year and Date: 2023-08-09 – 2023-08-14
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University College London
  • Co-investigator Overseas: Eloise Marais
  • Department: 地理学部
  • Job Title: 准教授
  • Change Date: 2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] シンガポール国立大学(シンガポール) (2023)
  • Year and Date: 2023-07-27 – 2023-08-04
  • Country Name: SINGAPORE
  • Counterpart Institution: シンガポール国立大学
  • Co-investigator Overseas: Liya Yu
  • Department: 都市環境工学部
  • Job Title: 准教授
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] 先進持続可能性研究所(ドイツ) (2023)
  • Year and Date: 2023-07-12 – 2023-07-20
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: 先進持続可能性研究所
  • Co-investigator Overseas: Mark Lawrence
  • Department: 先進持続可能性研究部
  • Job Title: 部長
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Int'l Joint Research] 宇宙・大気観測研究所(フランス) (2023)
  • Year and Date: 2023-07-01 – 2023-07-11 | 2023-08-152023-08-22 | 2023-11-182023-12-02 | 2024-03-232024-03-31
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: 宇宙・大気観測研究所
  • Co-investigator Overseas: Cathy Clerbaux
  • Department: TROPO
  • Job Title: グループリーダー
  • Change Date: 2023年5月19日、2023年8月23日
• [Journal Article] Measurement report: Shipborne observations of black carbon aerosols in the western Arctic Ocean during summer and autumn 2016-2020: boreal fire impacts (2024)
  • Author(s): Deng, Y., Tanimoto, H., Ikeda, K., Kameyama, S., Okamoto, S., Jung, J., Yoon, Y. J., Yang, E. J., Kang, S.-H.
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 24 Pages: －
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurement report: Assessment of Asian emissions of ethane and propane with a chemistry transport model based on observations from the island of Hateruma (2023)
  • Author(s): Adedayo R. Adedeji, Stephen J. Andrews, Matthew J. Rowlinson, Mathew J. Evans, Alastair C. Lewis, Shigeru Hashimoto, Hitoshi Mukai, Hiroshi Tanimoto, Yasunori Tohjima, and Takuya Saito
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 23 Pages: －
  • DOI: 10.5194/acp-23-9229-2023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Light irradiation on bacterial-derived dissolved organic matter (DOM) as a source of low molecular weight organic compounds: A laboratory study (2023)
  • Author(s): Royston Uning, Yuko Omori, Shigeki Wada, Hiroshi Tanimoto
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Book] Handbook of Air quality and Climate Change (2023)
  • Author(s): Hajime Akimoto and Hiroshi Tanimoto
  • Total Pages: 1534
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 978-981-15-2759-3