炭素・水素同位体分析に基づく大気中のメタン濃度変動の要因解明

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18204042
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 青木 周司 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00183129)
• 連携研究者: 中澤 高清 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30108451) ; 森本 真司 国立極地研究所, 研究系, 助教 (30270424) ; 菅原 敏 宮城教育大学, 教育学部, 准教授 (80282151) ; 佐伯 田鶴 総合地球環境学研究所, 研究部, 助教 (30302243)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: メタン / 同位体 / 大気観測 / 微生物 / 化石燃料 / バイオマス燃焼 / 氷床コア

研究概要

メタン濃度とその炭素および水素同位体を地球規模で観測し、モデルで解析することにより、現代の微生物起源、化石燃料起源およびバイオマス燃焼起源のメタン放出の寄与がそれぞれ70、16,13%であるという結果を得た。さらに、フィルン空気および氷床コア空気を用いて過去250年間にわたるCH_4濃度と同位体の経年変化を明らかにした。その結果、微生物起源、化石燃料起源およびバイオマス燃焼起源のCH_4放出が19世紀後半以降、20世紀初頭以降、過去数十年の間に急増したことが示された。

研究成果

• [雑誌論文] 南極の氷から過去の大気中の二酸化炭素濃度変化を探る (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木周司
  • 雑誌名: 化学と教育 57 ページ: 558-559
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new compact cryogenic air sampler and its application in stratospheric greenhouse gas observation at Syowa Station (2009)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, S., T., Yamanouchi, H. Honda, S. Aoki, T. Nakazawa, S. Sugawara, S. Ishidoya, I. Iijima, T. Yoshida
  • 雑誌名: Antarctica, J.Atmos And Ocean.Tech. 26 ページ: 2182-2191
  • 査読あり
• [雑誌論文] A High-precision measurement system for carbon and hydrogen isotopic ratios of atmospheric methane and its application to air samples collected in the western Pacific region (2009)
  • 著者名/発表者名: Umezawa, T., S. Aoki, T. Nakazawa, S. Morimoto
  • 雑誌名: J.Meteor.Soc.Japan 877 ページ: 365-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-precision measurements of the carbon isotope ratio of atmospheric methane using a continuous flow mass-spectrometer (2009)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, S., S. Aoki, T. Nakazawa
  • 雑誌名: Antarctic Record 53 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations of atmospheric nitrous oxide concentration in the northern and western Pacific (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishijima, K., T. Nakazawa, S. Aoki
  • 雑誌名: Tellus 61B ページ: 408-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age of stratospheric air unchanged within uncertainties over the past 30 years (2009)
  • 著者名/発表者名: Engel, A., Mobius, T., Bonisch, H., Schmidt, U., Heinz, R., Levin, I., Atlas, E., Aoki, S., Nakazawa, T., Sugawara, S., Moore, F., Hurst, D., Elkins, J., Schauffler, S., Andrews, A., Boering, K.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 2 ページ: 28-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate chronology of Antarctic climate and greenhouse gas changes over the past 470 ky. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawamura K., S. Aoki, T. Nakazawa, Matsushima H., Ishidoya S., Sugawara S., Lisiecki L., Raymo M. E., Severinghaus J. P.
  • 雑誌名: Geochem.Cosmochem.Acta 72(12) ページ: A454-A454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term observation on ^<17>O anomaly in the lower stratospheric CO_2 over Japan (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawagucci, S., U. Tsunogai, S. Kudo, F. Nakagawa, H. Honda, S. Aoki, T. Nakazawa, M. Tsutsumi, T. Gamo
  • 雑誌名: Atmos.Chem.Phys. 8 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal and spatial variations of the atmospheric CO_2 concentration in China (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhang, D., J. Tang, G. Shi, M. Wen, T. Nakazawa, S. Aoki, S. Sugawara, S. Morimoto, P. K. Patra, T. Hayasaka, T. Saeki
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 35 ページ: L03801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational separation suggested by O2/N2, δ15N of N2, δ18O of O2, Ar/N2 observed in the lowermost part of the stratosphere at northern middle and high latitudes in the early spring of 2002 (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishidoya, S., S. Morimoto, S. Sugawara, T. Watai, T. Machida, S. Aoki, T. Nakazawa, T. Yamanouchi
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 35 ページ: L03812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational separation of major atmospheric components of nitrogen and oxygen in the stratosphere (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishidoya, S., S. Sugawara, S. Morimoto, S. Aoki, T. Nakazawa
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 35 ページ: L03811
  • 査読あり
• [雑誌論文] Northern Hemisphere forcing of climatic cycles in Antarctica over the past 360,000 years (2007)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, K., F. Parrenin, L. Lisiecki, R. Uemura, F. Vimeux, J. P. Severinghaus, M. Hutterli, T. Nakazawa, S. Aoki, J. Jouzel, M. E. Raymo, K. Matsumoto, H. Nakata, H. Motoyama, S. Fujita, K. Goto-Azuma, Y. Fujii, O. Watanabe
  • 雑誌名: Nature 448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal variations of atmospheric carbon dioxide in the southernmost part of Japan (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang, X., T. Nakazawa, M. Ishizawa, S. Aoki, S. Nakaoka, S. Sugawara, S. Maksyutov, T. Saeki, T. Hayasaka
  • 雑誌名: Tellus 59B ページ: 654-663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak Northern and Strong Tropical Land Carbon Uptake from Vertical Profiles of Atmospheric CO2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Stephens, B. B., K. R. Gurney, P. P. Tans, C. Sweeney, W. Peters, L. Bruhwiler, P. Ciais, M. Ramonet, P. Bousquet, T. Nakazawa, S. Aoki, T. Machida, G. Inoue, N. Vinnichenko, J. Lloyd, A. Jordan, M. Heimann, O. Shibistova, R. L. Langenfelds, L. P. Steele, R. J. Francey, A. S. Denning
  • 雑誌名: Science 316 ページ: 1732-1735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal variations of the atmospheric nitrous oxide concentration and its d15N and d18O for the latter half of the 20th century reconstructed from firn air analyses (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishijima, K., S. Sugawara, K. Kawamura, G. Hashida, S. Morimoto, S. Murayama, S. Aoki, T. Nakazawa
  • 雑誌名: J. Geophys, Res. 112 ページ: D03305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term observation of mass-independent oxygen isotope anomary in stratospheric CO2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, K., U. Tsunogai, S. Kudo, F. Nakagawa, H. Honda, S. Aoki, T. Nakazawa, M. Tsutsumi, T. Gamo
  • 雑誌名: Atmos.Chem.Phys. 7 ページ: 15723-15737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ice-core record of methyl chloride over the last glacial-Holocene climate change (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Y. Yokouchi, S. Aoki, T. Nakazawa, Y. Fujii, O. Watanabe
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. Vol. 34 ページ: L13801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convective mixing of air in firn at four polar sites (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, K., Motoyama, H., Y. Fujii, S. Aoki, T. Nakazawa
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Lettes 244 ページ: 672-682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vertical profiles of the O2/N2 ratio in the stratosphere over Japan and Antractica (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishidoya, S., S. Sugawara, G. Hashida, S. Morimoto, S. Aoki, T. Nakazawa, T. Yamanouchi
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. Vol. 33 ページ: L13701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term changes of methane and hydrogen in the stratosphere in the period 1978-2003 and their impact on the abundance of stratospheric water vapor (2006)
  • 著者名/発表者名: Rohs, S., C. Schiller, M. Riese, A. Engel, U. Schmidt, T. Wetter, I. Levin, T. Nakazawa, S. Aoki
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. Vol. 111 ページ: D14315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convective mixing of air in firn at four polar sites (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, K., J. P. Severinghaus, S. Ishidoya, S. Sugawara, G. Hashida, H. Motoyama, Y. Fujii, S. Aoki, T. Nakazawa
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Lett. 244 ページ: 672-682
  • 査読あり
• [雑誌論文] A method for determination of methyl chloride in air trapped in an ice core (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Y. Yokouchi, S. Aoki, T. Nakazawa, Y. Fujii, O. Watanabe
  • 雑誌名: Chemosphere 63 ページ: 1209-1213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of ILAS-II Version 1.4 nitrous oxide and methane profiles (2006)
  • 著者名/発表者名: Ejiri, M. K., Y. terao, T. Sugita, H. Nakajima, T. Yokota, G. Toon, B. Sen, G. Wetzel, H. Oelhaf, J. Urban, D. Multagh, H. Irie, N. Saitho, T. Tanaka, H. Kanzawa, M. Shiotani, S. Aoki, G. Hashida, T. Machida, T. Nakazawa, H. Kobayashi, Y. Sasano.
  • 雑誌名: J.Geophys,Res. 111 ページ: D22S90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal variations of the carbon isotopic ratio of atmospheric methane observed at Ny Alesund, Svalbard from 1996 to 2004 (2006)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, S., S. Aoki, T. Nakazawa, T. Yamanouchi
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 33 ページ: L01807
  • 査読あり
• [学会発表] 東北大学における標準ガスの製造および濃度スケールの維持について (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木周司
  • 学会等名: 温室効果ガスの標準ガス体系に関する専門家会合
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-02-23
• [学会発表] Seasonal cycles of atmospheric methane and its carbon and hydrogen isotopic ratios in the lower and upper troposphere of the western Pacific region (2009)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T., S. Aoki, T. Nakazawa, T. Machida, H. Matsueda, Y. Sawa, K. Ishijima, P. K. Patra
  • 学会等名: AGU 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: San Fransisco
  • 年月日: 20091214-20091218
• [学会発表] Changes in atmospheric methane concentration in the Arctic and Antarctic regions for the last 110,000 years deduced from NGRIP and Dome Fuji deep ice cores (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., K. Kawamura, T. Nakazawa, T. Mori, D. D. Jensen, S. J. Johnsen, Y. Fujii, O. Watanabe
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on the Dome Fuji ice core and related topics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20091118-20091120
• [学会発表] Variations of atmospheric components over the past 720,000 years deduced from Dome Fuji deep ice core (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., K. Kawamura, T. Nakazawa, K. Matsumoto, H. Nakata, H. Matsushima, Y. Kikuchi, H. Motoyama, Y. Fujii, O. Watanabe
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on the Dome Fuji ice core and related topics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20091118-20091120
• [学会発表] Measurements of carbon and hydrogen stable isotopes of methane in air samples extracted from ice core and firn (2009)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T., S. Aoki, S. Morimoto, T. Nakazawa
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on the Dome Fuji ice core and related topics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20091118-20091120
• [学会発表] Temporal and spatial variations of the concentration and carbon isotopic ratio of atmospheric carbon dioxide in the western Pacific region (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., T. Nakazawa, Y. Terunuma, M. Ishizawa
  • 学会等名: 8th International Carbon Dioxide Conference
  • 発表場所: Jena
  • 年月日: 20090913-20090918
• [学会発表] スバールバル諸島ニーオルスンで観測された大気メタンの濃度と炭素・水素安定同位体比の時間変動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅澤拓, 青木周司, 森本真司, 中澤高清, 山内恭
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20090517-20090521
• [学会発表] 南極成層圏大気の直接採取による温室効果気体の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森本真司, 青木周司, 菅原敏, 豊田栄, 吉田哲也, 中澤高清, 山内恭
  • 学会等名: 第3回南極観測シンポジウム
  • 発表場所: 立川
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 西太平洋上部/下部対流圏でのメタン濃度と炭素・水素安定同位体比の季節変動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅澤拓, 青木周司, 中澤高清, 町田敏暢, 松枝秀和, 澤庸介, 石島健太郎, Patra Prabi
  • 学会等名: 日本気象学会2009年度秋季大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 平成22年度成層圏大気クライオサンプリング実験計画 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木周司, 中澤高清, 本田秀之, 豊田栄, 菅原敏, 森本真司, 他
  • 学会等名: 平成21年度大気球シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2009-10-01
• [学会発表] Thirty years of stratospheric mean age tracer measurements : no observable change in the stratospheric circulation (2008)
  • 著者名/発表者名: Engel A., T. Mobius, H. Bonisch, U. Schmidt, R. Heinz, I. Levin, E. Atlas, S. Aoki, T. Nakazawa, S. Sugawara, F. Moore, D. Hurst, J. Elkins, S. Schauffler, A. Andrews, K. Boering
  • 学会等名: 2008 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Fransisco
  • 年月日: 20081215-20081219
• [学会発表] 第49次夏隊での温室効果気体観測報告 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森本真司, 浅野比, 青山朋樹, 山内恭, 本田秀之, 菅原敏, 石戸谷重之, 後藤大輔, 青木周司, 中澤高清
  • 学会等名: 平成20年度極域気水圏・生物圏合同シンポジウム
  • 発表場所: 立川
  • 年月日: 20081202-20081205
• [学会発表] 成層圏空気年代の推定に対する重力分離の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏, 石戸谷重之, 青木周司, 中澤高清
  • 学会等名: 日本気象学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20081119-20081121
• [学会発表] Temporal variations of CH4 and its δ13C and dD at Ny-Alesund, Svalbard (2008)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T., S. Aoki, S. Morimoto, T. Nakazawa, T. Yamanouchi
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Isotopomers
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20081004-20081008
• [学会発表] 平成21年度成層圏大気クライオサンプリング実験概要 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木周司, 中澤高清, 本田秀之, 豊田栄, 菅原敏, 森本真司, 石戸谷重之, 吉田尚弘, 中村俊夫, 蒲生俊敬, 角皆潤
  • 学会等名: 平成20年度大気球シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20080925-20080926
• [学会発表] Estimation of carbon and hydrogen isotopic ratios of methane from wetlands and wildfires in Alaska based on aircraft observations and on a bonfire experiment (2008)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T., S. Aoki , Y. Kim, S. Morimoto, T. Nakazawa
  • 学会等名: IGAC 10th International Conference
  • 発表場所: Annecy
  • 年月日: 20080907-20080912
• [学会発表] 極域成層圏大気の微量成分観測と大気の平均年代 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原敏, 中澤高清, 青木周司, 石戸谷重之, 森本真司, 橋田元, 山内恭, 本田秀之
  • 学会等名: 2008年度日本気象学会春季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20080522-20080525
• [学会発表] 第2期ドームふじコアから求められた大気組成変動について (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木周司, 松島寛尚, 川村賢二, 中澤高清
  • 学会等名: 南極氷床の物理・化学・生物のフロンティア4
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080317-20080319
• [学会発表] 第2期ドームふじコアのガス分析結果 (2450-2680m) および47万年前にさかのぼる精密年代決定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 川村賢二, 松島寛尚, 石戸谷重之, 青木周司, 中澤高清, 菅原敏
  • 学会等名: 第30回極域気水圏シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20071120-20071121
• [学会発表] アラスカでの焚火実験で放出されたメタンの炭素/水素安定同位対比の測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 梅澤拓, Yongwon Kim, 青木周司, 中澤高清
  • 学会等名: 第13回大気化学討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20071119-20071121
• [学会発表] Development of High-Precision Measurement System for d13C and dD of Atmospheric Methane (2007)
  • 著者名/発表者名: Aoki S., T. Umezawa, S. Morimoto, T. Nakazawa
  • 学会等名: 14th WMO/IAEA Meeting of Experts on Carbon Dioxide, Other Greenhouse Gases, and Related Tracer Measurement Techniques
  • 発表場所: Helsinki
  • 年月日: 20070910-20070913
• [学会発表] ガス分析研究の進捗状況と今後の展望および課 (2007)
  • 著者名/発表者名: 青木周司, 川村賢二, 松島寛尚, 石戸谷重之, 中澤高清, 菅原敏, 森本真司
  • 学会等名: 南極氷床の物理・化学・生物のフロンティア3
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070321-20070322
• [学会発表] SCIAMACHYセンサによるメタンデータと地上観測データの比較解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 有山悠子, 林田佐智子, 野口克行, 中澤高清, 青木周司, 菅原敏, 町田敏暢, Christian Frankenberg
  • 学会等名: 第17回大気化学シンポジウム
  • 発表場所: 豊川
  • 年月日: 20070110-20070112
• [学会発表] アラスカにおける大気中メタン濃度および一酸化炭素濃度の観測 (2006)
  • 著者名/発表者名: 梅澤拓, 青木周司, 中澤高清, 森本真司, 町田敏暢
  • 学会等名: 第29回極域気水圏・生物圏合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20061120-20061121
• [学会発表] Variations of the atmospheric methane concentration in China (2006)
  • 著者名/発表者名: Saeki, T., S. Sugawara, S. Aoki, T. Nakazawa, S. Ishidoya, J. Tang, D. Zhang, G.-Y. Shi, Y.-Z. Liu, S. Morimoto, T. Hayasaka
  • 学会等名: Joint CACGP/IGAC and WMO conference
  • 発表場所: Cape Town
  • 年月日: 20060917-20060923
• [学会発表] Carbon isotopic fractionation factor of stratospheric CH4 estimated from 13CH4 and 13CO2 measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, S., S. Aoki, T. Nakazawa, S. Ishidoya, T. Umezawa, K. Genma, S. Morimoto, H. Honda
  • 学会等名: Joint CACGP/IGAC and WMO conference
  • 発表場所: Cape Town
  • 年月日: 20060917-20060923
• [学会発表] Analysis of δ13C and δD of stratospheric methane using online analytical system (2006)
  • 著者名/発表者名: Umezawa, T., S. Aoki, S. Morimoto, S. Sugawara, T. Nakazawa
  • 学会等名: Joint CACGP/IGAC and WMO conference
  • 発表場所: Cape Town
  • 年月日: 20060917-20060923
• [学会発表] 日本上空および西太平洋上空のメタン濃度変動要因の考察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 佐伯田鶴, 松枝秀和, 中澤高清, 青木周司
  • 学会等名: 第12回大気化学討論会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 20060614-20060616
• [図書] 地球変動研究の最前線を訪ねる (2010)
  • 著者名/発表者名: 中澤高清, 青木周司, 共著
  • 総ページ数: 88-108
  • 出版者: 清水弘文堂書房
• [図書] 環境化学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 青木周司
  • 総ページ数: 203-207
  • 出版者: 丸善
• [備考] ホームページ
  • URL: http://tgr.geophys.tohoku.ac.jp/