大気化学・陸域生態系モデルの結合によるCH4・N2Oの変動要因の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25241006
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 須藤 健悟 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (40371744)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 昭彦 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (70344273) ; 石島 健太郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 研究員 (90399494) ; 宮崎 和幸 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 研究員 (30435838)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 大気化学 / 陸域生態系 / メタン / 亜酸化窒素 / 大気酸化能

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究で精緻化・改良が進められた大気化学モデル（CHASER）およびエミッションデータを用い、メタン（CH4）および亜酸化窒素（N2O）の全球収支の再評価を実施した。まず、メタンの消失過程を支配するOHラジカルの全球分布に着目し、長期・年々スケールのOH変動要因を分離する感度実験を実施し、各要因を定量的に整理した。この結果、2000年以降のOH変動には、オゾン（O3）やバイオマス燃焼起源の一酸化炭素（CO）が大きく関与しており、最近の2010年以降では、オゾンや雲の変動が継続的にOHを増加させていることが明らかになった。OHについては、各種関連気体の衛星観測データを用いたデータ同化手法（CHASER-DAS）による全球分布推定も実施し、OHとの反応によるメタン消失量とその変動について、より精度の高い知見を得ることができた。一方、本研究の陸域生態系モデルVISITによるBVOCs（植物起源VOCs）の推定に関し、ホルムアルデヒド（HCHO）の衛星観測を用いた詳細な検証を実施した。この結果、VISITによるイソプレン等のBVOCs発生量の推定は、最大で60%程度の過大評価である可能性が指摘された。最後に、このような結果をモデル・エミッションデータに導入・反映し、過去数十年間におけるCH4・N2O変動の再現実験を実施し、観測との比較・検証の上で、各種変動要因の寄与を分離・定量化し、まとめた。特にCH4については、CH4自体の濃度上昇に加え、窒素酸化物（NOx）の濃度上昇や、気候変動（温暖化傾向）による水蒸気・雷NOx発生の増加がOHを変動させ、メタンの全球平均濃度や収支に大きく寄与していることが示された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Regional methane emission estimation based on observed atmospheric concentrations (2002-2012) (2016)
  • Author(s): Patra P. K., T. Saeki, E. J. Dlugokencky, K. Ishijima, T. Umezawa, A. Ito, S. Aoki, S. Morimoto, E. A. Kort, A. Crotwell, K. Ravi Kumar, T. Nakazawa
  • Journal Title: J. Meteorol. Soc. Jpn. Volume: 94 Pages: 83-105
  • DOI: doi:10.2151/jmsj.2016-006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SLCP co-control approach in East Asia: Tropospheric ozone reduction strategy by simultaneous reduction of NOx/NMVOC and methane (2015)
  • Author(s): Akimoto, H., J. Kurokawa, K. Sudo, T. Nagashima, T. Takemura, Z. Klimont, M. Amann, K. Suzuki
  • Journal Title: Atmos. Environ. Volume: 122 Pages: 588-595
  • DOI: doi:10.1016/j.atmosenv.2015.10.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Use of North American and European air quality networks to evaluate global chemistry-climate modeling of surface ozone (2015)
  • Author(s): Schnell,J.L., M. J. Prather, B. Josse, V. Naik, L. W. Horowitz, P. Cameron-Smith, D. Bergmann, G. Zeng, D. A. Plummer, K. Sudo, T. Nagashima, D. T. Shindell, G. Faluvegi, and S. A. Strode
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 15 Pages: 10581-10596
  • DOI: doi:10.5194/acp-15-10581-2015.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Retrieval of ethane from ground-based FTIR solar spectra using improved spectroscopy: Recent burden increase above Jungfraujoch (2015)
  • Author(s): Franco, B., Bader, W., Toon, G. C., Bray, C., Perrin, A., Fischer, E. V., Sudo, K., Boone, C. D., Bovy, B., Lejeune, B., Servais, C., and Mahieu, E.
  • Journal Title: J Quant Spectrosc Ra Volume: 160 Pages: 36-49
  • DOI: 10.1016/j.jqsrt.2015.03.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A tropospheric chemistry reanalysis for the years 2005-2012 based on an assimilation of OMI, MLS, TES, and MOPITT satellite data (2015)
  • Author(s): Miyazaki, K., Eskes, H. J., and Sudo, K.
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 15 Pages: 8315-8348
  • DOI: doi:10.5194/acp-15-8315-2015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] A tropospheric chemistry reanalysis for the years 2005-2014 based on an assimilation of AURA OMI, MLS, TES and MOPITT satellite data (2015)
  • Author(s): Miyazaki, K, H. Eskes, and K. Sudo
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2015
  • Place of Presentation: San Francisco, US
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an atmospheric N2O isotopocule model and optimization procedure (2015)
  • Author(s): Ishijima, K., M. Takigawa, K. Sudo, S. Toyoda, N. Yoshida, T. Rockmann, J. Kaiser, S. Aoki, S. Morimoto, S. Sugawara, and T. Nakazawa
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2015
  • Place of Presentation: San Francisco, US
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 放出源別モデル計算を用いたメタンフラックスの最適化について (2015)
  • Author(s): 石島健太郎、Prabir Patra、Ed Dlugokencky, 伊藤昭彦、町田敏暢、遠嶋康徳、梅澤拓、青木周司 、森本真司、中澤高清
  • Organizer: 日本気象学会2015年度秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-10-30 – 2015-10-30
• [Presentation] 化学気候モデルによる1980～2010年の全球大気微量成分の再現計算 (2015)
  • Author(s): 須藤健悟、長谷川晃一
  • Organizer: 第21回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2015-10-19 – 2015-10-21
• [Presentation] 対流圏OHラジカルの全球分布と年々・長期変動:化学気候モデルによる要因解析 (2015)
  • Author(s): 川渕衣里子、須藤健悟
  • Organizer: 第21回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2015-10-19 – 2015-10-21
• [Presentation] ホルムアルデヒドの全球分布変動とBVOCsエミッションの寄与:衛星観測およびCHASERモデルによる推定 (2015)
  • Author(s): 磯野結貴、宮崎和幸、伊藤昭彦、須藤健悟
  • Organizer: 第21回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2015-10-19 – 2015-10-21
• [Presentation] 放出源別モデル計算による全球メタンフラックス最適化 (2015)
  • Author(s): 石島健太郎、Prabir Patra、Ed Dlugokencky, 伊藤昭彦、町田敏暢、遠嶋康徳、梅澤拓、青木周司 、森本真司、中澤高清
  • Organizer: 第21回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2015-10-19 – 2015-10-21
• [Presentation] Interannual variabilities and long-term trends in tropospheric constituents during the recent decades simulated in CHASER (MIROC-ESM) (2015)
  • Author(s): Kengo Sudo, E. Kawabuchi, and A. Ito
  • Organizer: IGAC/SPARC CCMI (Chemistry-Climate Model Initiative) Workshop
  • Place of Presentation: CNR Rome, Italy
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of CCMI and ACCMIP ensemble simulations using atmospheric chemical reanalysis (2015)
  • Author(s): Miyazaki, K, K. Bowman, and H. Eskes
  • Organizer: IGAC/SPARC CCMI (Chemistry-Climate Model Initiative) Workshop
  • Place of Presentation: CNR Rome, Italy
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2000-2013年における対流圏大気成分の全球分布と年々変動:化学・エアロゾル気候モデルによる計算 (2015)
  • Author(s): 須藤健悟、伊藤昭彦
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会（JPGU）2015
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-28 – 2015-05-29
• [Presentation] Interannual Variabilities in Tropospheric Constituents during 2000-2013Simulated in a Chemistry-Aerosol Coupled Climate Model with HTAP2 Emissions (2015)
  • Author(s): Kengo Sudo, E. Kawabuchi, and A. Ito
  • Organizer: HTAP2 Global and Regional Model Evaluation Workshop
  • Place of Presentation: NCAR, Boulder, US
  • Year and Date: 2015-05-11 – 2015-05-12
  • Int'l Joint Research