光導波路素子を用いたメタンの高感度計測法の創出と植生からのフラックス計測への応用

• 研究課題/領域番号: 23310006
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高橋 けんし 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10303596)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2011年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
• キーワード: メタン / 地球温暖化 / レーザー分光法 / フラックス / 植生 / レーザー分光 / 高感度計測

研究概要

温室効果気体の一つであるメタンガスを、中赤外レーザーを利用した吸収分光法により超高感度計測する手法を創出した。光導波路素子と周期反転分極型ニオブ酸リチウム結晶を用いて、3300nm付近の赤外レーザーを発生させた。長光路吸収セルによる直接吸収計測により、大気濃度レベルのメタンガスをリアルタイムで計測するシステムを構築した。この手法を、森林環境下におけるメタン動態の観測研究へと応用した。閉鎖循環型チャンバー法と組み合わせ、ヒノキの群葉および林床土壌表面からのメタンフラックスを現場観測することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Cross-Validation of Open-Path Eddy-Covariance Techniques for Observing Methane Fluxes (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Iwata, Yoshiko Kosugi, Keisuke Ono, Masayoshi Mano, Ayaka Sakabe, Akira Miyata, Kenshi Takahashi
  • 雑誌名: Boundary-Layer Meteorology 巻: 151 号: 1 ページ: 95-118
  • DOI: 10.1007/s10546-013-9890-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of stable carbon isotopes of methane with a (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, K. Takahashi, K. Tonokura,
  • 雑誌名: J. Quant. Spectro. Radat. Transfer 巻: 133 ページ: 670-674
  • DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-precision measurements of the methane 1 flux over a larch forest based on a hyperbolic relaxed eddy accumulation method using a laser spectrometerm (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueyama, M., Takai, Y., Takahashi, Y., Ide, R., Hamotani, K., Kosugi, Y., Takahashi, K., Saigusa, N.:
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 178 ページ: 183-192
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2013.04.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated closed chamber measurements of methane fluxes from intact leaves and trunk of Japanese cypress (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Kosugi Y, Kanazawa A, Sakabe A
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 51 ページ: 329-332
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2012.01.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of methane flux over an evergreen coniferous forest canopy using a relaxed eddy accumulation system with tuneable diode laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakabe, A., et al
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Climatology 巻: (掲載確定)(印刷中) 号: 1-2 ページ: 39-49
  • DOI: 10.1007/s00704-011-0564-z
  • 査読あり
• [学会発表] Eddy covariance observation of methane exchange in a boreal and a temperate forest ecosystem (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Iwata, Y. Harazono, Y. Kosugi, M. Ueyama, M. Mano, K. Ono, A. Sakabe, H. Nagano, K. Takahashi, and Akira Miyata
  • 学会等名: Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network (The 20th Anniversary of the Takayama Site) in Takayama
  • 発表場所: Hida earth wisdom center,Takayama, Gifu, Japan
• [学会発表] レーザー分光計を用いた森林におけるメタンフラックスの多面的観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植山雅仁, 竹内亮太, 高井百合子, 高橋善幸, 安宅未央子, 高橋けんし, 小杉緑子, 鱧谷憲
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ 国際会議場
• [学会発表] レーザー分光計を用いた森林におけるメタンフラックスの多面的観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植山雅仁、竹内亮太、高井百合子、高橋善幸、安宅未央子、高橋けんし、小杉緑子、鱧谷憲
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] Eddy covariance observation of methane exchange in a boreal and a temperate forest ecosystem (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Iwata, Yoshinobu Harazono, Yoshiko Kosugi, Masahito Ueyama, Masayoshi Mano, Keisuke Ono, Ayaka Sakabe, Hirohiko Nagano, Kenshi Takahashi, and Akira Miyata
  • 学会等名: Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network (The 20th Anniversary of the Takayama Site) in Takayama, Gifu, Japan
  • 発表場所: Hida earth wisdom center, takayama, Gifu, Japan
• [学会発表] 自動開閉式チャンバーを用いた森林湿地域土壌圏におけるメタンフラックスの測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安宅未央子, 小杉緑子, 岩田拓記, 坂部綾香, 奥見智佳, 高橋けんし
  • 学会等名: 日本農業気象学会近畿支部 2012年度大会
  • 発表場所: 大阪府立大 学術交流会館
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Laser spectroscopy in field studies : Recent technological advances and application examples (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi
  • 学会等名: The 5th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress
  • 発表場所: Ryukoku Unversity, Otsu, apan(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 暖温帯ヒノキ林におけるメタンの樹冠内鉛直プロファイルの通年観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋けんし, 小杉緑子, 坂部綾香, 金澤瑛
  • 学会等名: 第18回大気化学討論会
  • 発表場所: 福岡県朝倉市
• [学会発表] A challenge to long-term measurement of methane flux over a forest canopy with a relaxed eddy accumulation method (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sakabe, Y. Kosugi, K. Hamotani, M. Ueyama, K. Takahashi, M. Itoh, and C. Okumi
  • 学会等名: FLUXNET CH_4 and N_2O workshop
  • 発表場所: Hyytiälä, Finland
• [学会発表] Laser spectroscopy in field studies : Recent technological advances and application examples (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi
  • 学会等名: The 5th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress
  • 発表場所: Ryukoku University, Otsu, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] A challenge to long-term measurement of methane flux over a forest canopy with a relaxed eddy accumulation method (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayaka Sakabe, Yoshiko Kosugi, Ken Hamotani, Masahito Ueyama, Kenshi Takahashi, Masayuki Itoh, and Chika Okumi
  • 学会等名: FLUXNET CH4 and N2O workshop
  • 発表場所: Hyytiälä, Finland
• [学会発表] 自動開閉式チャンバーを用いた森林湿地域土壌圏におけるメタンフラックスの測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安宅未央子、小杉緑子、岩田拓記、坂部綾香、奥見智佳、高橋けんし
  • 学会等名: 日本農業気象学会近畿支部2012年度大会
  • 発表場所: 大阪府立大 学術交流会館
• [備考]
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~tkenshi/index.html
• [備考] 京都大学生存圏研究所 大気圏環境情報分野 高橋グループ
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~tkenshi/index.html
• [備考] 京都大学生存圏研究所 大気圏環境情報分野 高橋グループ
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~tkenshi/index.html