海洋観測データの統合化と大気化学モデルによる海洋起源有機ガスの全球収支と影響解析

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17KK0016
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 谷本 浩志 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 室長 (30342736)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2022
• キーワード: 大気化学 / 海洋有機物 / 硫化ジメチル / 地球観測 / モデリング

研究実績の概要

揮発性有機化合物(VOC)は大気中における光化学反応の燃料となる重要な成分であり、海洋は放出源または吸収源としてVOCの全球収支に大きな役割を果たすと考えられている。しかしながら、技術的困難さゆえに観測例が非常に少なく、不確実性が大きい。そこで、これまで蓄積してきた観測データを他国の研究者によって得られたデータとも統合し、全球収支に及ぼす海洋の役割の理解を深める国際共同研究を推進している。今年度は、大気中で最も濃度が高い含硫黄有機化合物であり、海洋生物に起源を持つ硫化ジメチル(DMS)について以下のような成果が得られた。サンゴ礁はDMSの大きな発生源であることが知られていたが、サンゴ礁から大気中に放出されるDMSの気候システムにおける役割は定量的に理解されていなかった。これまでの研究からは、珊瑚礁起源のDMSは、全球または地域的な規模における長期的な気候強制力に対する影響は大きくないことが報告されていた。本研究では、これまで不明であった、日々の時間スケールにおけるエアロゾルや雲の形成における珊瑚礁起源のDMSの役割について、WRF-Chem領域化学輸送モデルを用いて取り組んだ。オーストラリアのグレートバリアリーフで行った海水中DMS濃度データを用いて、表層海水のDMS濃度の気候値を修正し、モデルに入れて大気中濃度を計算したところ、大気中DMSの観測データをよく再現した。しかしながら、硫酸エアロゾルやエアロゾルの数密度には影響がなく、また、直接的または間接的なエアロゾル効果も見られなかった。この解釈として、グレートバリアリーフはクイーンズランド沿岸の人間活動の近傍に位置するため、サンゴ礁によるDMS放出の影響が局地的なエアロゾルの量を変化させる影響を観測することは容易ではないため、と考えられた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

国際共同研究が進んだが、新型コロナウィルスによる渡航制限のため、現地に滞在して共同で解析をすることができず、国際共同研究と相補的な解析や、さらに発展させるための議論が遅れている。

今後の研究の推進方策

他国の研究者によって得られてきた最近のデータとも統合することで、国際的なデータベースとし、アップデートする仕組みを作る議論を始めていく。

研究成果

• [雑誌論文] The contribution of coral-reef-derived dimethyl sulfide to aerosol burden over the Great Barrier Reef: a modelling study (2022)
  • 著者名/発表者名: Fiddes, S. L., M. T. Woodhouse, S. Utembe, R. Schofield, S. P. Alexander, J. Alroe, S. D. Chambers, Z. Chen, L. Cravigan, E. Dunne, R. S. Humphries, G. Johnson, M. D. Keywood, T. P. Lane, B. Miljevic, Y. Omori, A. Protat, Z. Ristovski, P. Selleck, H. B. Swan, H. Tanimoto, J. P. Ward, and A. G. Williams
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 22 ページ: 2419-2445
  • DOI: 10.5194/acp-22-2419-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Versatile and Targeted Validation of Space-Borne XCO2, XCH4 and XCO Observations by Mobile Ground-Based Direct-Sun Spectrometers (2022)
  • 著者名/発表者名: Butz, A., Hanft, V., Kleinschek, R., Frey, M.M., Mueller, A., Knapp, M., Morino, I., Agusti-Panareda, A., Hase, F., Landgraf, J., Vardag, S. and Tanimoto, H.
  • 雑誌名: Remote Sens. 巻: 2 ページ: 775805
  • DOI: 10.3389/frsen.2021.775805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New approach to evaluate satellite-derived XCO2 over oceans by integrating ship and aircraft observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Mueller, A., Tanimoto, H., Sugita, T., Machida, T., Nakaoka, S., Patra, P. K., Laughner, J., and Crisp, D.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 21 ページ: 8255-8271
  • DOI: 10.5194/acp-21-8255-202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 海洋細菌による揮発性有機化合物の生成に関する実験的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大森裕子, 髙橋俊輝，濱健夫，猪俣敏，谷本浩志
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会