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

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23310006
• 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
• キーワード: メタン / 地球温暖化 / レーザー分光 / フラックス / 植生

研究概要

25年度は、波数領域3095 - 3095.7 cm-1において13CH4および12CH4のスペクトル計測を行った。その結果をもとに、3095.440 cm-1と3095.653 cm-1において13CH4のスペクトルピークが観測できたものの、前者の吸収線はすぐ横にある3095.371 cm-1の12CH4の吸収線からの干渉を受けやすいことが分かった。セル圧力を 1.4 kPaまで減圧することで圧力広がりを抑えた条件においてスペクトルを測定し、詳しい解析を行うことにより、13CH4信号に与える12CH4信号の干渉を最小限に抑えながらアスペクト比を見積もることができた。本研究では、3095.653 cm-1において13Cメタンを検出し、3095.371 cm-1において12Cメタンを検出することにより、安定炭素同位体比分光計測を行うことにした。分子分光データベースHITRANを精査した結果、これらの遷移の基底状態の回転量子数はほぼ等しいため、装置やシステム温度の熱ドリフトによる同位体比の決定精度への影響が小さく抑えることができる。
25年度はさらに、12CH4を対象にしたフィールドでの計測を実施した。フィールド計測は、滋賀県大津市にある京都大学桐生水文試験地で行った。ヒノキの葉群およびヒノキリンの林床土壌からのメタンフラックスを、閉鎖循環型チャンバーにより計測し、森林生態系におけるメタン動態に関する知見を得ることができた。特に、ヒノキの葉群からは有意なメタンの放出・吸収が観測されなかったことから、近年の研究で指摘されている、好気的条件で生育する植生からのメタン放出に関して、ヒノキは該当しない種であることが示された。この結果は、葉のサンプリングとガスクロマトグラフィーを用いた培養実験と整合的であることが分かった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Detection of stable carbon isotopes of methane with a 2.4-micron distributed feedback laser (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, K. Takahashi et al. (他4名、2番目)
  • 雑誌名: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 巻: 133 ページ: 670-674
  • DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.10.004.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-validation of the open-path and closed-path eddy covariance techniques for observing methane flux (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Iwata, K. Takahashi et al. (他5名、7番目)
  • 雑誌名: Boundary Layer Meteolorogy 巻: 151 ページ: 95-118
  • DOI: 10.1007/s10546-013-9890-2.
  • 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: 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
  • 年月日: 20131024-20131026
• [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
  • 年月日: 20130519-20130524
• [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