渦相関法と溶存メタン濃度測定を統合した浅い中緯度湖からのメタン放出の評価

• 研究課題/領域番号: 17H05039
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 農業環境・情報工学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 岩田 拓記 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (10466659)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
• キーワード: メタン / 渦相関法 / 湖 / 溶存メタン濃度 / 培養実験 / シミュレーション / メタン放出 / 気象学 / 自然現象観測・予測 / 環境変動 / 海洋物理・陸水学 / 水圏現象

研究成果の概要

本研究は，渦相関法と呼ばれる手法によるメタン放出の連続測定から，湖からのメタン放出の制御機構の詳細を明らかにした．それを達成するために，渦相関法で測定したメタン放出量を拡散とバブルによる放出に分離する新たな手法を開発した．この手法を用いることで，特にメタン放出の日内変動の評価を進めた．また，培養実験から得られたメタン生成速度と酸化速度データを用いて，湖モデル中のメタンに関するサブモデルのパラメータを決定することで，メタン放出量の季節変化の再現が可能であることを示した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

メタンは重要な温室効果ガスであり，本研究はその主要な放出源である湖からのメタン放出の制御機構の解明を進めたものである．
世界的に用いられている渦相関法の改良を行うことで，湖からのメタン放出を拡散とバブルによる放出に分離する方法を開発した．この手法は他の観測サイトで測定されたデータにも容易に適用可能であり，今後，この手法を広く適用することでメタン放出の制御機構の詳細な理解が進むと期待される．この手法を適用することで，浅い中緯度湖においては湖水中や堆積物中のメタン蓄積がメタン放出の日内変動を説明する上で重要であるということを新たに示した．

研究成果

• [国際共同研究] Moscow State University(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Moscow State University(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Environmental Controls of Diffusive and Ebullitive Methane Emissions at a Subdaily Time Scale in the Littoral Zone of a Midlatitude Shallow Lake (2020)
  • 著者名/発表者名: Taoka T.、Iwata H.、Hirata R.、Takahashi Y.、Miyabara Y.、Itoh M.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 巻: 125 号: 9
  • DOI: 10.1029/2020jg005753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal and spatial variations in methane emissions from the littoral zone of a shallow mid-latitude lake with steady methane bubble emission areas (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Iwata, Kotomi Nakazawa, Himeka Sato, Masayuki Itoh, Yuichi Miyabara, Ryuichi Hirata, Yoshiyuki Takahashi, Takeshi Tokida, Ryosuke Endo
  • 雑誌名: AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY 巻: 295 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2020.108184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive assessments of carbon dynamics in an intermittently-irrigated rice paddy (2020)
  • 著者名/発表者名: Hwang Yorum、Ryu Youngryel、Huang Yan、Kim Jongho、Iwata Hiroki、Kang Minseok
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 285-286 ページ: 107933-107933
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2020.107933
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] FLUXNET-CH4 Synthesis Activity: Objectives, Observations, and Future Directions (2019)
  • 著者名/発表者名: Knox Sara H.、Jackson Robert B.、Poulter Benjamin、McNicol Gavin、Fluet-Chouinard Etienne、Zhang Zhen、Hugelius Gustaf、他、Iwata Hiroki他
  • 雑誌名: Bulletin of the American Meteorological Society 巻: 100 ページ: 2607-2632
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Partitioning Eddy-Covariance Methane Fluxes from a Shallow Lake into Diffusive and Ebullitive Fluxes (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwata Hiroki、Hirata Ryuichi、Takahashi Yoshiyuki、Miyabara Yuichi、Itoh Masayuki、Iizuka Kotaro
  • 雑誌名: Boundary-Layer Meteorology 巻: 169 号: 3 ページ: 413-428
  • DOI: 10.1007/s10546-018-0383-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微気象学的手法と生物地球化学的手法を統合した浅い中緯度湖からのメタン放出の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記、平田竜一、高橋善幸、伊藤雅之、宮原裕一、飯塚浩太郎、小林大曙、佐藤媛香、中澤琴美、常田岳志
  • 雑誌名: 関東の農業気象 巻: 43 ページ: 9-12
  • オープンアクセス
• [学会発表] 浅い富栄養湖ー大気間の二酸化炭素交換の日内変動と生物プロセスの影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 落合悠介，岩田拓記，田岡 作，宮原裕一，朴 虎東
  • 学会等名: 日本農業気象学会2021年全国大会
• [学会発表] 湖からの拡散による温室効果ガスの放出のモデル検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田岡作，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸，伊藤雅之
  • 学会等名: 日本農業気象学会2020年全国大会
• [学会発表] 諏訪湖における温室効果ガスの拡散放出モデルの検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田岡 作，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸
  • 学会等名: 日本農業気象学会関東甲信越支部2019 年度例会
• [学会発表] 諏訪湖の混合に対する運動量輸送と水温成層の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠原佑香，岩田拓記
  • 学会等名: 日本農業気象学会関東甲信越支部2019 年度例会
• [学会発表] The controlling factors of diffusive and ebullitive methane emission on sub-daily time scale at a mid-latitude shallow lake (2019)
  • 著者名/発表者名: Taoka, T., Iwata, H., Miyabara, Y., Hirata, R., Takahashi, Y.
  • 学会等名: AsiaFlux Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of methane dynamics in a mid-latitude eutrophic lake with constraints using incubation data (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Nakano, S., Stepanenko, V., Kobayashi, D., Taoka, T., Itoh, M., Miyabara, Y., Hirata, R., and Takahashi, Y.
  • 学会等名: AsiaFlux Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 表層水圏と深部地下圏のメタンサイクル：有機地球化学的・微生物生態学的手法による断層湖の研究（予察） (2019)
  • 著者名/発表者名: 浦井 暖史, 高野 淑識, 松下 慎, 井町 寛之, 岩田 拓記, 朴 虎東, 大河内 直彦
  • 学会等名: 地球化学会2019年度年会
• [学会発表] Search for microbial CH4 production processes in lake sediments and surface water associated with cyanobacterial bloom (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, M., Takano, Y., Imachi, H., Urai, A., Park, H.-D., Iwata, H., Ohkouchi, N.
  • 学会等名: JpGU-AGU joint meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 諏訪湖における拡散およびバブルによるメタン放出の制御要因 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田岡作，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸
  • 学会等名: 日本農業気象学会2019年全国大会
• [学会発表] 渦相関観測と生物地球化学的観測を用いた諏訪湖におけるメタン動態の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記
  • 学会等名: 日本気象学会関西支部第2回例会
  • 招待講演
• [学会発表] Response of thermal regime of a shallow mid-latitude lake to climate change (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, D., Iwata, H., Stepanenko, V., and Miyabara, Y.
  • 学会等名: 2018 AGU Fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 諏訪湖における溶存メタン濃度の変動要因 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村若菜，岩田拓記，伊藤雅之，宮原裕一
  • 学会等名: 日本農業気象学会北陸支部・関東支部2018年度合同例会
• [学会発表] 諏訪湖における拡散およびバブルによるメタン放出の時空間変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田岡 作，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸
  • 学会等名: 日本農業気象学会北陸支部・関東支部2018年度合同例会
• [学会発表] 諏訪湖におけるメタン動態のシミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 中野 航，岩田拓記，小林大曙，宮原裕一，Victor Stepanenko，伊藤雅之
  • 学会等名: 日本農業気象学会北陸支部・関東支部2018年度合同例会
• [学会発表] 時間スケールごとにみた諏訪湖における熱収支 (2018)
  • 著者名/発表者名: 新井沙友里，岩田拓記
  • 学会等名: 日本農業気象学会北陸支部・関東支部2018年度合同例会
• [学会発表] 湖モデルを用いた諏訪湖における過去 30 年間の熱環境の再現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林大曙，岩田拓記，Victor Stepanenko，宮原裕一
  • 学会等名: 日本農業気象学会北陸支部・関東支部2018年度合同例会
• [学会発表] Eddy covariance and biogeochemical observations of methane dynamics in a shallow mid-latitude lake in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Hirata, R., Takahashi, Y., Itoh, M., Miyabara, Y., and Kobayashi, D.
  • 学会等名: OzFlux-AsiaFlux Joint Conference 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 渦相関法により測定された浅い湖からのメタン放出の拡散とバブル放出への分離 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記，平田竜一，高橋善幸，宮原裕一，伊藤雅之，飯塚浩太郎
  • 学会等名: 日本農業気象学会2018年全国大会
• [学会発表] LAKE2.0を用いた諏訪湖の熱収支の再現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林大曙，岩田拓記，Victor Stepanenko，宮原裕一
  • 学会等名: 日本農業気象学会2018年全国大会
• [学会発表] 諏訪湖におけるメタンフラックスの時空間変動と制御要因 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中澤琴美，岩田拓記，平田竜一，高橋善幸，宮原裕一
  • 学会等名: 日本農業気象学会2018年全国大会
• [学会発表] 諏訪湖における湖水中のメタン動態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤媛香，岩田拓記，伊藤雅之，宮原裕一，中澤琴美
  • 学会等名: 日本農業気象学会2018年全国大会
• [学会発表] LAKE2.0モデルによる諏訪湖の水温プロファイルの再現性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林大曙，岩田拓記，宮原裕一，Victor Stepanenko
  • 学会等名: 日本農業気象学会関東支部2017年度例会
• [学会発表] 諏訪湖におけるメタンフラックスの時空間変動と制御要因 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中澤琴美，岩田拓記，平田竜一，高橋善幸，宮原裕一
  • 学会等名: 日本農業気象学会関東支部2017年度例会
• [学会発表] 諏訪湖における湖水中のメタン動態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤媛香，岩田拓記，伊藤雅之，宮原裕一，中澤琴美
  • 学会等名: 日本農業気象学会関東支部2017年度例会
• [学会発表] Evaluation of methane emission from a mid-latitude lake with the eddy covariance technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Hirata, R., Takahashi, Y., Itoh, M., Iizuka, K., Miyabara, Y., Kobayashi, D., and Tokida, T.
  • 学会等名: Physical Processes in Natural Waters 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of methane emission from a mid-latitude lake with the eddy covariance technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Hirata, R., Takahashi, Y., Itoh, M., Iizuka, K., Miyabara, Y., Nakazawa, K., Satoh, H., Kobayashi, D., and Tokida, T.
  • 学会等名: AsiaFlux Workshop 2017
  • 国際学会
• [備考] 信州大学理学部物質循環学コース 微気象学研究室 公開プログラム
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.jp/~hiwata/program.html