同位体比を用いた大気中メタンの全球的変動原因の解明

利用同位素比阐明全球大气甲烷波动的原因

基本信息

批准号：
20H01966
负责人：
森本真司
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01966/
关键词：
温室効果気体物質循環メタン同位体比

项目摘要

大気中のメタン(CH4)は、二酸化炭素に次いで重要な温室効果気体であることからその動態が注目されている。より確実なCH4濃度の将来予測を行うためにはCH4の変動メカニズム解明が急務であるが、CH4の生成消滅過程が非常に複雑であることや、大気中CH4濃度の観測のみからは大気中バックグランドCH4濃度の変動原因に関する情報を得ることが困難であること等の理由から、CH4濃度の変動原因について十分な理解が得られているとは言えない。本研究では、北半球高緯度域・北極域、南極昭和基地、そして北太平洋・西太平洋域における系統的なCH4濃度観測と、CH4放出源に関する情報を持つCH4の炭素・水素同位体比の高精度観測を行い、全球のCH4濃度・同位体比の変動を明らかにするとともに、大気中CH4濃度の変動に寄与した放出源変動に関する知見を得ることを目的とする。これまでに得られたCH4濃度及びCH4同位体比の全球時系列データについて、それらの季節変化及び経年変化、そして緯度方向の変動について解析を開始した。まずCH4濃度と炭素・水素同位体比の季節変化成分に関する解析からは、南半球低緯度域よりも北側ではOHラジカルによるCH4消滅反応が季節変化に大きく寄与しているが、南緯30-38度付近では、OHに加えてClラジカルとの反応も季節変化に影響していることが示唆された。西太平洋域でのCH4同位体比観測値を太平洋中央部でアメリカNOAAが観測している観測結果と比較すると、北半球の夏季は西太平洋域でCH4濃度が低く炭素同位体比が高いこと、そして冬季には逆に西太平洋域で濃度が高く同位体比が低いことが示された。これらは、OHラジカルによるCH4消滅量の経度方向の変化や、西太平洋域では陸域CH4放出源の影響を受けた大気を観測していること等が原因と考えられる。

大气中的甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，其动态变化备受关注。为了对未来的CH4浓度做出更加可靠的预测，迫切需要阐明CH4的变化机制，但CH4的生成和消亡过程极其复杂，很难从CH4的生成和消退过程中估算出大气的备份量。仅仅观测大气CH4浓度，由于很难获得地面CH4浓度变化原因的信息，还不能说对CH4浓度变化原因有了充分的了解。本研究将系统观测北半球高纬度和北极地区、南极洲昭和站以及北太平洋和西太平洋地区的CH4浓度，并对碳氢同位素比值进行高精度观测本研究的目的是澄清全球 CH4 浓度和同位素比的变化，并了解导致大气 CH4 浓度变化的排放源变化。我们已经开始分析目前获得的全球CH4浓度和CH4同位素比的时间序列数据，包括季节变化、长期变化和纬度变化。首先，对CH4浓度和碳氢同位素比值的季节变化成分分析表明，在南半球低纬度北部地区，OH自由基的CH4湮灭反应对季节变化贡献显着，但在南半球30-38度左右纬度，这表明除了 OH 之外，与 Cl 自由基的反应也会影响季节变化。将西太平洋地区CH4同位素比值观测值与美国NOAA在中太平洋地区观测结果进行对比发现，北半球夏季期间，西太平洋地区CH4浓度较低，冬季西太平洋地区碳同位素比值高，碳同位素比值低。这些被认为是由于OH自由基湮灭的CH4量在纵向上的变化以及对西太平洋地区陆地CH4排放源影响的大气的观测而引起的。