大気化学輸送モデルを用いたトップダウン手法による一酸化二窒素の全球収支の解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23710034
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 石島 健太郎 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 研究員 (90399494)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• キーワード: N2O同位体モデル開発 / 最適化手法開発 / 放出源の推定

研究実績の概要

大気化学気候モデル（ACTM）をベースに大気中一酸化二窒素（N2O）同位体モデルを開発した。また、モデル最適化手法を開発し、N2O同位体モデルを大気観測データを用いて最適化を行うことにより、地表放出源のN2O同位体比を見積もった。
観測データとしては、地上観測ステーション、フィルン空気測定、成層圏気球観測により得られたそれぞれのデータを用い、大気中N2O濃度及び同位体比の長期トレンド、南北勾配および光分解による同位体分別についてモデルの最適化を行った。
この最適化により地表から中部成層圏に至るまで大気中N2O同位体の時空間変動を現実的に再現できるようになり、対流圏中における微小なN2O同位体の子午面分布までもよく再現された。
全球N2O放出源平均同位体比の推定は過去の1-boxモデル研究と近い結果を示し、地表付近の大気中長期トレンド観測によりほぼ決まる傾向が示唆された。しかし、半球スケールの見積もりは過去の2-boxモデルと異なり、半球間大気交換時間等のboxモデルに用いられる各種パラメータや、3次元モデル内で再現される対流圏内のN2O同位体の空間分布が大きく影響していることが示唆された。
これまでの各機関による大気中N2O同位体の観測とモデル計算の結果を比較した結果、長期トレンドのような時間変動はほぼ一致した傾向を示すものの、空間分布に関しては、機関間の同位体測定用標準ガスのスケールの違いが、現実以上の大きな差を生じさせている状況が見てとれた。したがって、この同位体測定スケールの統一により、より高度なモデル解析、すなわち、同位体情報を含めた逆解法による地域毎のN2O放出量推定および放出源の特定が実現可能となることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] TransCom N2O model inter-comparison - Part 1: Assessing the influence of transport and surface fluxes on tropospheric N2O variability (2014)
  • 著者名/発表者名: R. L. Thompson, P. K. Patra, K. Ishijima, E. Saikawa, M. Corazza, U. Karstens, C. Wilson, P. Bergamaschi, E. Dlugokencky, C. Sweeney, R. G. Prinn, R. F. Weiss, S. O’Doherty, P. J. Fraser, L. P. Steele, P. B. Krummel, M. Saunois, M. Chipperfield, and P. Bousquet
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 14 ページ: 4349-4368
  • DOI: doi:10.5194/acp-14-4349-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global and regional emissions estimates for N2O (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Saikawa, R. G. Prinn, E. Dlugokencky, K. Ishijima, G. S. Dutton, B. D. Hall, R. Langenfelds, Y. Tohjima, T. Machida, M. Manizza, M. Rigby, S. O’Doherty, P. K. Patra, C. M. Harth, R. F. Weiss, P. B. Krummel, M. van der Schoot, P. J. Fraser, L. P. Steele, S. Aoki, T. Nakazawa, and J. W. Elkins
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 14 ページ: 4617-4641
  • DOI: doi:10.5194/acp-14-4617-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TransCom N2O model inter-comparison - Part 2: Atmospheric inversion estimates of N2O emissions (2014)
  • 著者名/発表者名: R. L. Thompson, K. Ishijima, E. Saikawa, M. Corazza, U. Karstens, P. K. Patra, P. Bergamaschi, F. Chevallier, E. Dlugokencky, R. G. Prinn, R. F. Weiss, S. O’Doherty, P. J. Fraser, L. P. Steele, P. B. Krummel, A. Vermeulen, Y. Tohjima, A. Jordan, L. Haszpra, M. Steinbacher et al.
  • 雑誌名: Atmos. Chem. Phys. 巻: 14 ページ: 6177-6194
  • DOI: doi:10.5194/acp-14-6177-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Atmospheric N2O isotope simulation: Model optimization, comparison with observation and source implication (2014)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Ishijima, Sakae Toyoda, Masayuki Takigawa, Kengo Sudo, Takakiyo Nakazawa, Shuji Aoki, Shinji Morimoto, Satoshi Sugawara Thomas Rockmann, Jan Kaiser, Naohiro Yoshida
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Isotopomers
  • 発表場所: オランダ、アムステルダム
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07