フィルン試料のハロカーボン測定を利用した過去50年のメタン同位体変動の高精度復元（平成 30年度）
Reconstruction of atmospheric variations of methane isotopes over the last 50 years using measurements of halocarbons in firn air samples

研究概要

重要な温室効果ガスであるメタン(CH4)の全球循環の解明は、その気候への影響やフィードバックの理解と将来予測にとって重要である。過去の変動の復元と要因理解はその重要な手がかりとなるが、現在の諸仮説の検証には観測的証拠が不足している。本研究の目的は、極域氷床上部の空隙層(フィルン)の空気試料から分析したCH4同位体比データから、南北両半球でのCH4放出源の時間変化を過去50年にわたって復元することである。これに不可欠なフィルン空気拡散モデルの高度化のため、フィルン空気試料のハロカーボン測定を行う。これにより、南北両極域でのCH4同位体比の時間変化を世界で初めて同時に復元し、CH4濃度の変動要因の解明に迫る。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：

全体計画

過去50年にわたるCH4濃度の要因解明に取り組む本研究では、第一に、フィルン空気試料用に最適化した改良型のハロカーボン測定システムを構築し、南極およびグリーンランドで採集されたフィルン空気試料の分析を実施する。第二に、フィルン空気拡散モデルを改良して、得られたハロカーボンデータを導入し、複数のハロカーボン類を用いて拡散係数の深度分布を最適化する。この拡散係数に基づいてCH4同位体比の時間変化を復元する。第三に、異なるCH4放出源の寄与を定量的に評価するため、ボックスモデル計算を行って、過去50年のCH4放出源の時間発展について考察する。

今年度の研究概要

これまでの分析で得られたハロカーボンデータを利用して、フィルン空気拡散モデルで使用する拡散係数の最適化を行う。すなわち、前年度までに整備した成分別の大気ヒストリを利用して、複数のハロカーボン類のモデルによる深度分布が、実測定の深度分布と一致するように、フィルン内部の拡散係数をチューニング する。これにより、複数成分で制約された信頼度の高い拡散係数が得られる。これを用いて、メタン濃度と同位体比のモデル計算を行い、過去の大気ヒストリを解として導出する。この際、モデルを用いてフィルン内部での同位体分別効果を評価する。さらに、復元したメタン濃度と同位体比の変動に基づいて過去50年にわたるメタン放出源の時間変化を考察するため、南北両半球と放出源を考慮したボックスモデルを構築し、南北両半球におけるメタン放出源の時間発展を放出源 別に考察する。

外部との連携

宮城教育大学、国立極地研究所、東北大学、海洋研究開発機構