2022 Fiscal Year Annual Research Report
同位体比を用いた大気中メタンの全球的変動原因の解明
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20H01966
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
森本 真司 東北大学, 理学研究科, 教授 (30270424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 周司 東北大学, 理学研究科, 学術研究員 (00183129)
後藤 大輔 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (10626386)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 温室効果気体 / 物質循環 / メタン / 同位体比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気中のメタン(CH4)は、二酸化炭素に次いで重要な温室効果気体であることからその動態が注目されている。より確実なCH4濃度の将来予測を行うためにはCH4の変動メカニズム解明が急務であるが、CH4の生成消滅過程が非常に複雑であることや、大気中CH4濃度の観測のみからは大気中バックグランドCH4濃度の変動原因に関する情報を得ることが困難であること等の理由から、CH4濃度の変動原因について十分な理解が得られているとは言えない。本研究では、北半球高緯度域・北極域、南極昭和基地、そして北太平洋・西太平洋域における系統的なCH4濃度観測と、CH4放出源に関する情報を持つCH4の炭素・水素同位体比の高精度観測を行い、全球のCH4濃度・同位体比の変動を明らかにするとともに、大気中CH4濃度の変動に寄与した放出源変動に関する知見を得ることを目的とする。
これまでに得られたCH4濃度及びCH4同位体比の全球時系列データについて、それらの季節変化及び経年変化、そして緯度方向の変動について解析を開始した。まずCH4濃度と炭素・水素同位体比の季節変化成分に関する解析からは、南半球低緯度域よりも北側ではOHラジカルによるCH4消滅反応が季節変化に大きく寄与しているが、南緯30-38度付近では、OHに加えてClラジカルとの反応も季節変化に影響していることが示唆された。西太平洋域でのCH4同位体比観測値を太平洋中央部でアメリカNOAAが観測している観測結果と比較すると、北半球の夏季は西太平洋域でCH4濃度が低く炭素同位体比が高いこと、そして冬季には逆に西太平洋域で濃度が高く同位体比が低いことが示された。これらは、OHラジカルによるCH4消滅量の経度方向の変化や、西太平洋域では陸域CH4放出源の影響を受けた大気を観測していること等が原因と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで人手と時間を要していたCH4炭素・水素同位体比の分析システムについて、当初計画通りの改修と改造を行うことで分析精度を維持したまま半自動化を達成した。さらに、世界各地で定期的に採取した大気試料について、CH4濃度と同位体比の高精度時系列観測を遅滞なく分析するためのフローを確立した。 新型コロナウイルスの蔓延による国際物流の停滞から、北半球高緯度域・北極域で採取された大気試料の国内への輸送が遅延していたが、2022年度後半に国際物流が復旧し始めたことから、大気試料輸送も正常に戻りつつある。半自動化された同位体比分析システムをフル稼働することによって当初計画通りの試料分析が進んでおり、観測データの解析やモデル解析も当初計画通り進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に沿って、大気中CH4濃度及び同位体比の大気観測と、観測されたそれらの変動の解析を継続する。
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[Journal Article] Estimating emissions of methane consistent with atmospheric measurements of methane and d13C of methane2022
Author(s)
Basu, S., X. Lan, E. Dlugokencky, S. Michel, S. Schwietzke, J. B. Miller, L. Bruhwiler, Y. Oh, P. Tans, F. Apadula, L. V. Gatti, A. Jordan, J. Necki, M. Sasakawa, S. Morimoto, T. D. Iorio, H. Lee, J. Arduini, and G. Manca
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Journal Title
Atmos. Phys. Chem.
Volume: 22
Pages: 15351ー15377
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Laboratory comparison and progress on the development of community reference gases for carbon and hydrogen isotope ratios in the atmospheric CH42022
Author(s)
Sperlich, P., G. Brailsford, R. Moss, T. Bromley, S. Gray, R. Martin, S. Bury, J. Brown, H. Moossen, M. Rothe, H. Geilmann, W. Brand, S. Englund-Michel, T. Umezawa, T. Roeckmann, D. Lowry, J. Schmitt, S. Morimoto, T. Arnold, M. Dyonisius,J. R. Clark
Organizer
Greenhouse gases measurement and technology
Int'l Joint Research
