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

基本信息

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

项目摘要

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大温室气体，具有较高的短期减排效果，因此阐明其全球循环对于制定全球有效的减排措施具有重要意义。本研究利用数值模型分析了大气CH4浓度的时空波动以及CH4稳定碳氢同位素比值和放射性同位素比值的观测数据，从而获得CH4排放源和灭绝源的信息。全球 CH4 各排放源和消失源的最佳估计。我们还评估了 CH4 同位素观测作为估计各种社会经济情景下 CH4 排放路径的手段的有用性。本财年，为了适当约束全球大气CH4平衡，我们将根据现有观测数据库和蒙特卡罗方法重建1750-2015年期间全球大气CH4同位素比值平均值及其不确定性。我们根据最新的文献信息和方法重新评估了输入到盒模型中的每个排放源和消光源的先验不确定性信息。此外，我们改进了优化方法以获得CH4平衡的事后估计。基于这些改进，我们重新评估了估计的全球 CH4 平衡，并将其提交给国际学术期刊。我们还在国内的学术会议上做了口头报告。通过箱模型分析获得的参数估计值应用于每个社会经济情景的 CH4 排放情景，以计算大气 CH4 浓度和同位素比的未来预测。我们还创建了一个分析程序，用于定量评估 CH4 排放源对各个排放部门大气浓度和同位素比的长期变化的贡献。为了利用三维大气化学输运模型计算CH4浓度和同位素比，我们根据统计值和自下而上的模型获得了最新的CH4排放数据，并进行数据处理将其输入到模型中。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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