Atmospheric methane variability during the Holocene reconstructed from the Greenland and Antarctic ice cores

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04327
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: Oyabu Ikumi 国立極地研究所, 共同研究推進系, 助教 (20758396)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 賢二 国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (90431478) ; 青木 周司 東北大学, 理学研究科, 学術研究員 (00183129) ; 森本 真司 東北大学, 理学研究科, 教授 (30270424) ; 阿部 彩子 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (30272537) ; 吉森 正和 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (20466874) ; 大石 龍太 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (90436600)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: メタン / 氷床コア / 南極 / グリーンランド / 完新世

Outline of Final Research Achievements

Methane (CH4) concentration during the Holocene started to increase around 5000 years ago, and there is ongoing debate about whether this increase was due to human activities. To answer the question, we precisely measured CH4 concentration in the Greenland and Antarctic ice cores and analyzed the inter-polar difference. We also constructed a three-box model to estimate the CH4 emissions. We found that the CH4 emissions from the Northern Hemisphere remained nearly constant during the Holocene, whereas emissions from the tropics decreased from about 8000 to 5000 years ago and increased from 3000 years ago to the pre-industrial era. This result suggests that the increase in CH4 concentration during the latter half of the Holocene is due to an increase in the emission from tropical sources, supporting the hypothesis that the natural emissions led to the increase in the atmospheric CH4 concentration for the last 5000 years.

Free Research Field

古気候学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在の大気中のメタン濃度は、産業革命前の約2.5倍に増加し地球温暖化に寄与している。メタンの放出源には人為起源と自然起源があり、多種にわたり複雑に分布するため、放出源ごとのメタン放出量の推定誤差が大きい。本研究は、グリーンランドと南極の氷床コアから、過去1万年間のメタン濃度を高精度で分析し、南北半球間のメタン濃度差を復元した。さらに、北半球中高緯度と熱帯地域からのメタンの放出量を推定し、過去1万年間のメタン濃度の変動要因を明らかにした。この成果は、産業革命以前のメタン濃度増加に対する人間活動の影響の有無や程度について新たな知見を提供し、メタン濃度や気候変動の将来予測の進展へ貢献するものである。