| 研究課題/領域番号 |
18K18185
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
佐藤 知紘 国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センター, 主任研究員 (60774627)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 地球温暖化 / 衛星リモートセンシング / 炭素同位体比 / リトリーバル解析 |
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| 研究実績の概要 |
近年の地球規模の温暖化の将来を予測する上で、陸域・海洋・人間活動等のCO2排出や吸収の収支を理解することは重要であり、CO2の炭素同位体比（delta13C）はその強力な指標である。本研究では、delta13Cのグローバルな振る舞いの理解のため、12CO2と13CO2のスペクトルを高感度に取得するGOSAT-1衛星リモセンデータを使用し、従来は不可能とされていた衛星リモセンによるdelta-13C導出を目的とする。
GOSAT-1では、12CO2、13CO2のスペクトルから放射伝達理論を用いた解析（リトリーバルと呼ぶ）により各存在量を推定する。2018年度は、本研究で最も重要となるリトリーバルアルゴリズムの最適化に着手し、衛星リモセンにおける同位体比リトリーバルにおいて重要となる先験値の最適化を実施した。2019年度は、2009~2014年の観測データに対してリトリーバル処理を実施し、衛星リモセンの長所である豊富なデータ量を最大限活かすための統計的アプローチ手法の開発を実施した。その結果を温室効果ガス世界資料センター（WDCGG）の地上観測データとの比較により検証した。2020~2021年度は、delta-13Cデータに生じている太陽天頂角との依存性を検証し、delta-13Cと太陽天頂角との間の高い依存性（相関係数-0.90）を解消するため、リトリーバルで用いる12CO2の波長範囲を変更し、12CO2と13CO2の導出感度の高度による不均一を解消した。2022年度は、この結果を用いて、本来の目標であるdelta13Cのグローバル分布を導出した。2023年度は、先行文献や地上観測結果との比較により、この結果を検証する。
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| 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
2018~2019年度は、リトリーバルで用いる先見値の最適化、及び衛星リモセンの長所である豊富なデータ量を活かした統計的手法を確立した。2020~2021年度は、delta13Cのデータに生じるバイアスを調査した。その中で最も大きな太陽天頂角によるバイアスを除去するため、リトリーバルに用いる波長範囲を最適化した。元々は近接する波長範囲（4800~4930 cm-1）を用いていたが、13CO2は4800~5040 cm-1、12CO2はより弱い吸収帯である波長帯（6170~6278 cm-1）を用いた。これにより、リトリーバルの高度ごとの感度を示すcolumn averaging kernelの値（1に近いほど、リトリーバル結果が先見値に依存せずに観測スペクトルからの情報に依ることを示す）が、100~1000hPaの範囲において、13CO2は0.8~1.1、12CO2は0.7~1.2となり、両者の高度による感度の差を小さくした。この波長範囲でリトリーバルを行った結果、delta-13Cと太陽天頂角との相関係数は-0.90から-0.51まで減少し、WDCGGとの間に確認された太陽天頂角依存性と同程度となった。2022年度は、この結果を用いて、delta13Cのグローバルマップを導出した。ここでは、緯度15度x経度30度の範囲でエリアを区切り、その中の代表値をJohnson SU分布によるフィッティングで求めた。-17.7~13.7とバラつきは大きいが、北半球中緯度域で相対的にdelta13Cの値は低くなり、赤道から南半球低緯度で高くなるという傾向が確認された。特に、東アジアから中東の上空で負に大きいdelta13Cの値が得られた。以上により、delta13Cの値にバラつきは大きいものの、衛星リモセンによりdelta13Cのグローバルマップを導出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、先行文献や地上観測結果との比較により、昨年度導出したdelta13Cのグローバルマップを検証する。昨年度導出したdelta13Cの値は、北半球中緯度帯、特に東アジアから中東の上空で負に大きいdelta13Cの値が得られた。まずはこの定性的なdelta13Cの分布について検証する。delta-13Cの値は、大まかには化石燃料等の人為期限由来の場合は低く、自然起源の場合は高くなる。この結果から、このエリアでは化石燃料由来のCO2排出の割合が大きいことを意味するが、特にその点について調査する。また、エリアごとの大きなバラつきを解消するため、代表値の計算方法について改めて検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルスの世界的流行に伴い、リトリーバル解析についての研究打ち合わせのためのドイツ・ハイデルベルグ大学への出張がキャンセルとなった。その影響による遅れをカバーするため、前年度までの未使用金を使って計算機のリソースを増加する。
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