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2017 年度 実績報告書

炭素・水素同位体比の精密観測による大気中のメタン濃度変動の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03722
研究機関東北大学

研究代表者

森本 真司  東北大学, 理学研究科, 教授 (30270424)

研究分担者 青木 周司  東北大学, 理学研究科, 教授 (00183129)
後藤 大輔  国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (10626386)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード温室効果気体 / メタン / 同位体比
研究実績の概要

・国立極地研究所に設置されている連続フロー式ガスクロマトグラフ・燃焼炉・質量分析計(GC-C-IRMS:MAT-252、MAT-253)と、東北大学に設置されている連続フロー式ガスクロマトグラフ・熱分解炉・質量分析計(MAT-deltaPLUS)について、分析精度を維持しつつ大量の大気試料分析を実施するため、適宜装置の不具合対応を行った。さらに、メタンの同位体比観測を行っている海外の研究機関と、メタンの炭素・水素同位体比(d13C、dD)スケールの比較実験を実施した。
・北極域4地点(スバールバル諸島ニーオルスン、カナダ・チャーチル、ロシア・スルグート、北太平洋)での大気採取法によるメタン濃度とメタンd13C、dDの時系列観測を維持すると共に、西太平洋を航行する民間コンテナ船上及び南極昭和基地で採取した大気試料の分析を行い、それぞれ高精度観測データを得た。また、同位体比分析値の連続性を維持・確認するために、定期的に同位体比スケールの確認実験行った。
・2007年に開始したカナダ・チャーチルにおけるメタン濃度、d13C、dDの観測について、データ解析を行った。まず高低気圧時間スケール(数日スケール)の変動に着目すると、夏季・冬季共にメタン濃度が大きく上昇するイベントが年に数度観測された。濃度と同位体比の関係と流跡線解析の結果から、夏季は近傍の湿地起源メタンによって、冬季は遠距離輸送されてきた化石燃料起源メタンによって濃度上昇が引き起こされていたことが明らかになった。メタン濃度の季節変化に着目し、大気中のメタン、13Cを含むメタン、2Hを含むメタンの変動に関する連立収支式に観測値を代入して解いたところ、メタン濃度の季節変化は、湿地起源のメタン放出量と大気中でのメタン消滅量の季節変化によって生じていることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

適宜質量分析計の不具合対応を行い、大量の大気試料分析を継続実施できたこと。さらに、本研究で得られたデータの解析から、クオリティの高い観測データを得つつあることが確認できた。

今後の研究の推進方策

北極域・西太平洋域・南極域で定期的に採取される大量の大気試料の高精度分析を継続し、世界的にみても不足しているメタン濃度と同位体比の時系列データを着実に蓄積すると共に、大気モデルを援用したデータ解析を行い、大気中メタン濃度の変動原因についての研究を推進する。
さらに、国際学会での発表や国際学術誌への投稿によって、得られた研究成果を公表する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Environment and Climate Change Canada(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Environment and Climate Change Canada
  • [雑誌論文] Intercomparisons of d13C and dD measurements of atmospheric CH4 for combined use of datasets from different laboratories2018

    • 著者名/発表者名
      Umezawa, T., C.A.M. Brenninkmeijer, T. Roeckmann, C. van der Veen, S. C. Tyler, R. Fujita, S. Morimoto, et al.
    • 雑誌名

      Atmos. Meas. Tech.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.5194/amt-2017-281

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term variations of the mole fraction and carbon isotope ratio of atmospheric methane observed at Ny-Aalesund, Svalbard from 1996 to 20132017

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Shinji、Fujita Ryo、Aoki Shuji、Goto Daisuke、Nakazawa Takakiyo
    • 雑誌名

      Tellus

      巻: 69 ページ: 1380497~1380497

    • DOI

      10.1080/16000889.2017.1380497

    • 査読あり
  • [学会発表] Variations of atmospheric methane and its carbon and hydrogen isotopic ratios observed in the upper troposphere/lowermost stratosphere over the Eurasian Continent2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita, R., S. Morimoto, Y. Inai, S. Aoki, T. Machida, Y. Sawa, H. Matsueda, Y. Niwa, K. Tsuboi, K. Katsumata, T. Umezawa and T. Nakazawa
    • 学会等名
      10th International Carbon Dioxide Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Japanese observation programs of atmospheric greenhouse gases in polar regions2017

    • 著者名/発表者名
      Goto, D., S. Morimoto, S. Aoki, T. Nakazawa, S. Ishidoya, S. Murayama, G. Hashida and T. Yamanouchi
    • 学会等名
      19th WMO/IAEA Meeting on Carbon Dioxide, Other Greenhouse Gases, and Related Measurement Techniques
    • 国際学会
  • [学会発表] Observations of mole fractions and isotope ratios of the atmospheric greenhouse gases2017

    • 著者名/発表者名
      Morimoto, S., D. Goto, R. Fujita and S. Aoki
    • 学会等名
      8th Symposium on Polar Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atmospheric methane variations observed in the upper troposphere/lowermost stratosphere over the Eurasian continent and their interpretation based on the carbon and hydrogen isotopic ratios2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita, R., S. Morimoto, Y. Inai, S. Aoki, T. Machida, Y. Sawa, H. Matsueda, Y. Niwa, K. Tsuboi, K. Katsumata, T. Umezawa and T. Nakazawa
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会

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公開日: 2018-12-17  

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