炭素同位体比を用いた地球表層における二酸化炭素循環の研究

利用碳同位素比研究地球表面二氧化碳循环

基本信息

批准号：
09740369
负责人：
森本真司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
National Institute of Polar Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740369/
关键词：
温室効果気体炭素循環炭素同位体比

项目摘要

大気中の二酸化炭素(CO_2)の炭素同位体比(d^3C)は、大気と表層海洋、陸上生物圏の間でCO_2が交換される際に異なった同位体分別効果を受けるため、大気中のCO_2濃度の変動原因に関する情報を持つ。本研究では、地球表層におけるCO_2の循環を定量化するために、西太平洋域におけるCO_2濃度、d^3Cの観測と二次元大気輸送モデルを用いたCO_2の放出源・吸収源分布の推定を行った。まず、d^3Cは北半球で明瞭な季節変化を示し、4〜5月に極小値、8月に極大値をとる。d^3Cの季節変化成分をCO_2濃度と比較することにより、北半球におけるCO_2濃度の季節変化は大気ー陸上生物圏間のCO_2交換量の変動に起因することが明らかになった。d^3Cの経年変化に注目すると、化石燃料起源の同位体的に軽いCO_2が大気に加えられているために、d^3Cはすべての緯度帯で約-0.03茗/年の減少率を示した。ENSOイベントが発生したあと、ある時間遅れを伴って大気中のCO_2濃度が急増することが知られているが、このCO_2濃度の急増に同期してd^3Cは急激に減少していることが明らかになった。本研究で得られだCO_2濃度とd^3Cの観測値からCO_2濃度の放出源・吸収源の緯度分布と変動を定量化するために、緯度ー高度方向の二次元大気輸送モデルを開発した。この二次元モデルにCO_2濃度とd^3Cの観測値を入力し、インバースモードで解いて各緯度帯からのCO_2放出・吸収量を求め、さらにCO_2放出・吸収における表層海洋と陸上生物圏の寄与を分離した。その結果、表層海洋は赤道域でCO_2を大気に放出し、それ以外の緯度帯でCO_2を吸収していること、陸上生物圏は北半球中高緯度で大量のCO_2を吸収していることが明らかになった。また、ENSOが発生したときには、南北両半球低緯度域の陸上生物圏がCO_2の強い放出源になっていることが推定された。

CO_2在大气、表层海洋和陆地生物圈之间交换时，大气中二氧化碳(CO_2)的碳同位素比(d^3C)受到不同同位素分馏效应的影响，具有CO_2浓度波动原因的信息。。本研究为了量化地球表层CO_2的环流，观测了西太平洋地区的CO_2浓度和d^3C，并利用二维大气传输模型估算了CO_2源汇的分布。。首先，d^3C显示出北半球明显的季节变化，在4月和5月达到最小值，在8月达到最大值。通过比较d^3C的季节变化分量与CO_2浓度，发现北半球CO_2浓度的季节变化是由大气与陆地生物圈之间CO_2交换的变化引起的。观察d^3C的长期变化，由于来自化石燃料的Ta的同位素轻CO_2的添加，d^3C在所有纬度区域显示出约-0.03毫米/年的减少率。已知ENSO事件发生后，大气中的CO_2浓度会随着一定的时间延迟而急剧增加，但d^3C与该CO_2浓度的急剧增加同步地急剧减少。为了从本研究获得的CO_2浓度和d^3C观测值量化CO_2浓度源和汇的纬度分布和变化，我们开发了纬度-高度方向的二维大气输送模型。将CO_2浓度和d^3C的观测值输入到这个二维模型中，以逆模式求解，求出各纬度区域的CO_2排放量和吸收量，进而求出表层海洋和陆地的贡献生物圈对CO_2的排放和吸收进行了分离。结果表明，赤道地区表层海洋向大气中释放CO_2，其他纬度地区则吸收CO_2，而北半球中高纬度地区陆地生物圈则吸收大量CO_2。据估计，当ENSO发生时，南北半球低纬度地区的陆地生物圈都成为CO_2的重要排放源。