炭素同位体比観測による南北両極域での大気中メタン濃度変動の解明

通过碳同位素比观测阐明极地地区大气甲烷浓度波动

基本信息

批准号：
15710016
负责人：
森本真司
金额：
$ 2.11万
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 Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710016/
关键词：
温室効果気体メタン炭素同位体比炭素循環

项目摘要

大気中のメタン(CH_4)は二酸化炭素(CO_2)に次ぐ重要な温室効果気体として、その放出源・消滅源の変動を定量的に明らかにすることが求められている。これまで大気中CH_4濃度の観測が各国研究機関によって広く行われてきたが、濃度観測のみからは様々なCH_4放出源の寄与それぞれを分離して評価できないために、CH_4濃度の変動原因を特定することは非常に困難であった。CH_4の炭素同位体比(δ^<13>CH_4)は、CH_4の放出源の種類によって値が大きく異なっているため、CH_4濃度とδ^<13>CH_4の同時精密観測を行うことによって、各放出源に関する情報が得られると考えられる。本研究では、まず、ガスクロマトグラフ質量分析計の改造と最適化を行い、少量の大気試料(100cc)を用いて0.05permilの精度でδ^<13>CH_4分析を可能にするシステムを開発した。次に、同様な観測を行っているニュージーランド大気水圏研究所(NIWA)との間で同位体標準ガスの比較実験を実施し、本研究で独自に開発した同位体スケールとNIWAスケール間の関係を把握した。そして、北極・ニーオルスン基地(北緯79度)及び南極・昭和基地(南緯69度)で採取され保存されていた大気試料の分析を行い、北極について1996年から現在まで、南極について2001年から2004年までの高精度時系列データを得た。北極域におけるδ^<13>CH_4は振幅0.4permilの明瞭な季節変化を示しながら経年的にわずかに上昇している。1998年にCH_4濃度の急増が観測されたがδ^<13>CH_4には有意な変動が見られなかったことから、1998年の濃度急増の原因として湿地起源と森林火災によるCH_4放出量増加が考えられる。南極域のδ^<13>CH_4データはまだデータ長が短いために長期トレンドに関する議論はできないが、振幅0.2permilの明瞭な季節変化の検出に成功した。

大气甲烷（CH_4）是仅次于二氧化碳（CO_2）的第二大温室气体，需要定量阐明其排放和灭绝源的变化。目前，各国研究机构已广泛开展大气CH_4浓度观测，但仅从浓度观测中无法分离评价各种CH_4排放源的贡献，因此有必要查明造成CH_4排放的原因。 CH_4浓度的波动是极其困难的。 CH_4的碳同位素比(δ^13CH_4)根据CH_4排放源的类型而变化很大，因此通过对CH_4浓度和δ^13CH_4进行精确的同时观测，可以认为有关源的信息可以得到发射量。在这项研究中，我们首先修改和优化了气相色谱质谱仪，并开发了一种系统，可以使用少量空气样品（100cc）进行δ^13CH_4分析，精度为0.05 permil。接下来，我们使用同位素标准气体与进行类似观测的新西兰大气与地下研究所（NIWA）进行了对比实验，确定了本研究自主开发的同位素标度与我计算出的NIWA标度之间的关系。它出来了。然后，我们分析了在北极新奥勒松站（北纬 79 度）和南极昭和站（南纬 69 度）收集和存储的大气样本，并分析了 1996 年至今的北极结果和2001年至2004年南极考察，获得高精度时间序列数据。北极地区的δ^<13>CH_4表现出明显的季节变化，幅度为0.4 permil，并随时间略有增加。尽管1998年观察到CH_4浓度快速增加，但δ^13CH_4没有观察到显着变化，这表明1998年浓度快速增加的原因是湿地起源和森林火灾导致的CH_4排放增加。可能的。尽管南极地区的δ^<13>CH_4数据还太短，无法讨论长期趋势，但我们成功地检测到了明显的季节变化，幅度为0.2 permil。