Studies on long-term variations of the isoprene distribution in the troposphere and its effects on air quality using infrared spectroscopy

红外光谱研究对流层异戊二烯分布的长期变化及其对空气质量的影响

• 批准号: 21H03589
• 负责人: 長濱 智生
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03589/
• 关键词: イソプレン; 対流圏オゾン; 大気汚染物質; 赤外分光法; 長期変動; リトリーバル解析

本研究は赤外分光法による太陽光吸収スペクトル観測データから、大気中のイソプレン濃度を解析する手法を新たに開発し、過去20年以上に及ぶ赤外観測データからイソプレンと大気汚染物質の濃度を同時に解析し、それらの因果関係について化学輸送モデルも活用して解明することが目的である。初年度は陸別及びつくばで稼働する高分解能FTIRによる太陽光吸収スペクトル観測を継続しつつ、名古屋に設置してある高分解能FTIRで新たに観測を行うのに必要な準備を進めた。COVID-19の影響でメーカからの技術者派遣が遅延したが、FTIR装置のHe-Neレーザー、ランプ冷却装置、真空ポンプ等の消耗品を交換し、装置の内部光学系の調整を行って、整備作業は完了した。しかしその後、装置と制御コンピュータの間で通信障害により観測開始が遅れている。現在、メーカと共に原因と対策を検討している。また、陸別でこれまでに観測された太陽光吸収スペクトルデータの一部を用いて、大気中のイソプレン濃度のリトリーバル解析を試みた。イソプレンの吸収スペクトルが存在する波数900cm-1付近の観測データに対してリトリーバル解析ソフトSFIT4を用いてイソプレンの対流圏カラム量と解析誤差を求めた。波数幅6.5cm-1の狭帯域と波数幅25.4cm-1の広帯域で解析を行い、結果を比較したところ、広帯域ではイソプレンの吸収スペクトル周辺の水蒸気による吸収との干渉の影響が狭帯域と比べて少ないがデータ当たりの計算時間が狭帯域の場合の10倍以上必要であることがわかり、今後の解析では狭帯域でさらに水蒸気吸収部分を除外する最適化をおこなってイソプレン濃度解析に最適な解析プロトコルの検討を進める。さらに、過去の陸別の全観測データから対流圏オゾンやホルムアルデヒド等の大気汚染物質の濃度解析を行い、陸別における大気汚染物質の季節変動や長期変動等の特徴を得た。

本研究开发了一种利用红外光谱观测太阳光吸收光谱数据来分析大气中异戊二烯浓度的新方法，目的是同时分析这些因素并利用化学传输模型阐明它们的因果关系。第一年，我们在继续使用在陆别和筑波运行的高分辨率 FTIR 观测太阳吸收光谱的同时，为使用在名古屋安装的高分辨率 FTIR 进行新的观测做好了必要的准备。尽管由于COVID-19的影响，制造商工程师的派遣有所延迟，但我们更换了FTIR设备的氦氖激光器、灯冷却装置和真空泵等耗材，并调整了设备的内部光学系统。维护工作已完成。然而，由于设备和控制计算机之间的通信故障，观察的开始被推迟。目前我们正在与厂家一起调查原因及对策。我们还尝试使用迄今为止在陆别观测到的一些太阳吸收光谱数据对大气异戊二烯浓度进行反演分析。利用反演分析软件SFIT4对存在异戊二烯吸收光谱的波数900cm-1附近的观测数据确定对流层异戊二烯柱量和分析误差。在波数宽度为6.5 cm-1的窄带和波数宽度为25.4 cm-1的宽带进行分析，并对结果进行比较。在宽带中，干扰对吸收的影响异戊二烯周围的水蒸气吸收光谱比窄带内的吸收光谱要大。结果发现，每个数据的计算时间是窄带情况的10倍以上。在以后的分析中，我们将优化窄带，进一步排除水蒸气吸收部分，找到异戊二烯浓度分析的最佳分析方案。继续考虑。此外，我们还对历年陆域观测数据中的对流层臭氧、甲醛等空气污染物浓度进行了分析，获得了陆域空气污染物的季节性和长期波动等特征。

项目成果

名古屋大学宇宙地球環境研究所

名古屋大学宇宙地球环境研究所

Global Atmospheric OCS Trend Analysis From 22 NDACC Stations

• DOI: 10.1029/2021jd035764
• 发表时间: 2022-02-27
• 期刊: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES
• 影响因子: 4.4
• 作者: Hannigan, James W.;Ortega, Ivan;Wizenberg, Tyler
• 通讯作者: Wizenberg, Tyler

大気圏環境変動研究室

大气环境变化实验室

BIRA-IASB(ベルギー)

BIRA-IASB（比利时）

First ground-based Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer observations of HFC-23 at Rikubetsu, Japan, and Syowa Station, Antarctica

在日本陆别和南极洲昭和站首次用地面傅立叶变换红外 (FTIR) 光谱仪观测 HFC-23

• DOI: 10.5194/amt-14-5955-2021
• 发表时间: 2021
• 期刊: Atmospheric Measurement Techniques
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takeda Masanori;Nakajima Hideaki;Murata Isao;Nagahama Tomoo;Morino Isamu;Toon Geoffrey C.;Weiss Ray F.;Muhle Jens;Krummel Paul B.;Fraser Paul J.;Wang Hsiang-Jui
• 通讯作者: Wang Hsiang-Jui