放射性炭素同位体比観測と数値モデル解析に基づく全球メタン収支の解明

基于放射性碳同位素比观测和数值模型分析阐明全球甲烷收支

• 批准号: 21K17883
• 负责人: 藤田 遼
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japan, Meteorological Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K17883/
• 关键词: メタン; 同位体比; 放射性同位体; 粒子フィルタ; 温室効果ガス; 炭素循環; 気候変動

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り、短期的な削減効果が高いことから、その全球循環の解明は世界全体で効果的な排出削減策を立案する上で重要である。本研究は大気中CH4濃度と、CH4排出源・消滅源に関する情報を持つCH4の安定炭素・水素同位体比および放射性同位体比の観測データの時空間変動を，数値モデルによって解析することで，全球CH4の各排出源・消滅源の最適な推定値を求めることを目指す。また、様々な社会経済シナリオ下におけるCH4排出経路の推定手段としてのCH4同位体観測の有用性を評価する。本年度は、大気中CH4の全球収支を適切に拘束するために、1750-2015年における大気CH4同位体比の全球平均値とその不確かさを、既存の観測データベースとモンテカルロ法をもとに再構築した。ボックスモデルへ入力する各排出源・消滅源の不確かさの事前情報を最新の文献情報と手法を元に再評価した。さらにCH4収支の事後推定値を得るための最適化手法を高度化した。これらの改良を踏まえて全球CH4収支の推定値を再評価し、国際学術誌への投稿を行なった。また得られた成果を国内学会にて口頭発表を行なった。ボックスモデル解析により得られたパラメータ推定値を社会経済シナリオ別のCH4排出シナリオに適用して、大気中CH4濃度と同位体比の将来予測に関する計算を行った。また様々な排出部門ごとの大気中濃度および同位体比の長期変動に対するCH4排出源の寄与を定量評価するための解析プログラムを作成した。３次元大気化学輸送モデルを用いてCH4濃度および同位体比を計算するために、統計値およびボトムアップモデルによる最新のCH4放出量データを入手し、モデルへ入力するためのデータ処理を実施した。

甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的第二重要温室气体，并且具有很高的短期减少效应，因此阐明其全球循环对于规划全球有效减排措施很重要。这项研究旨在通过分析CH4稳定的碳氢同位素比率和放射性同位素比的观察到的数据，通过分析具有CH4发射和消失源的信息的稳定碳 - 氢同位素比率和放射性同位素比的观察到的数据，从而找到全局CH4的每种发射和消失来源的最佳估计。我们还评估了CH4同位素观察的有用性，作为在各种社会经济情况下估算CH4发射途径的一种手段。在今年，为了正确限制大气CH4的全球平衡，使用现有的观察数据库和Monte Carlo方法重建了大气CH4同位素比率的全球平均值和大气CH4同位素比率的不确定性。根据最新文献信息和方法对进入框模型的每种排放和消失源的不确定性的先前信息进行了重新评估。此外，我们已经完善了获得CH4收入和支出事后估算的优化方法。考虑到这些改进，对全球CH4支出估算进行了重新评估，并提交给国际学术期刊。所获得的结果也在日本学术会议上口头提出。通过框模型分析获得的参数估计值适用于每个社会经济场景的CH4发射方案，并就大气CH4浓度和同位素比的未来预测进行了计算。我们还创建了一个分析计划，以定量评估CH4发射源对各种发射部门的大气浓度和同位素比的长期波动的贡献。为了使用三维大气化学传输模型计算CH4浓度和同位素比，获得了来自统计和自下而上模型的最新CH4排放数据，并进行了数据处理以输入该模型。

项目成果

Global fossil methane emissions constrained by multi-isotopic atmospheric methane histories

全球化石甲烷排放受到多同位素大气甲烷历史的限制

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryo Fujita;Heather Graven;Giulia Zazzeri;Benjamin Hmiel;Vasilii V. Petrenko;Andrew M. Smith
• 通讯作者: Andrew M. Smith

Revision of global fossil fuel methane emissions based on trends and meridional gradients of CH4 and 13CH4 during 1990-2020

基于1990-2020年CH4和13CH4趋势和经向梯度的全球化石燃料甲烷排放修正

• 发表时间: 2023
• 作者: Naveen Chandra;Prabir K. Patra;Ryo Fujita;Taku Umezawa;Daisuke Goto;Shinji Morimoto;Bruce H. Vaughn;Thomas Rockmann
• 通讯作者: Thomas Rockmann

Lower anthropogenic fossil CH4 emissions inferred from multi-isotopic constraints on the global CH4 budget

由于全球 CH4 预算的多同位素限制推断人为化石 CH4 排放量较低

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryo Fujita;Heather Graven
• 通讯作者: Heather Graven

Imperial College London(英国)

伦敦帝国理工学院（英国）

ANSTO(オーストラリア)

安斯托（澳大利亚）