Studies on long-term variations of the isoprene distribution in the troposphere and its effects on air quality using infrared spectroscopy

红外光谱研究对流层异戊二烯分布的长期变化及其对空气质量的影响

• 批准号: 21H03589
• 负责人: 長濱 智生
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H03589/
• 关键词: イソプレン; 対流圏オゾン; 大気汚染物質; 赤外分光法; 長期変動; リトリーバル解析

本研究は赤外分光法による太陽光吸収スペクトル観測データから、大気中のイソプレン濃度を解析する手法を新たに開発し、過去20年以上に及ぶ赤外観測データからイソプレンと大気汚染物質の濃度を同時に解析し、それらの因果関係について化学輸送モデルも活用して解明することが目的である。初年度は陸別及びつくばで稼働する高分解能FTIRによる太陽光吸収スペクトル観測を継続しつつ、名古屋に設置してある高分解能FTIRで新たに観測を行うのに必要な準備を進めた。COVID-19の影響でメーカからの技術者派遣が遅延したが、FTIR装置のHe-Neレーザー、ランプ冷却装置、真空ポンプ等の消耗品を交換し、装置の内部光学系の調整を行って、整備作業は完了した。しかしその後、装置と制御コンピュータの間で通信障害により観測開始が遅れている。現在、メーカと共に原因と対策を検討している。また、陸別でこれまでに観測された太陽光吸収スペクトルデータの一部を用いて、大気中のイソプレン濃度のリトリーバル解析を試みた。イソプレンの吸収スペクトルが存在する波数900cm-1付近の観測データに対してリトリーバル解析ソフトSFIT4を用いてイソプレンの対流圏カラム量と解析誤差を求めた。波数幅6.5cm-1の狭帯域と波数幅25.4cm-1の広帯域で解析を行い、結果を比較したところ、広帯域ではイソプレンの吸収スペクトル周辺の水蒸気による吸収との干渉の影響が狭帯域と比べて少ないがデータ当たりの計算時間が狭帯域の場合の10倍以上必要であることがわかり、今後の解析では狭帯域でさらに水蒸気吸収部分を除外する最適化をおこなってイソプレン濃度解析に最適な解析プロトコルの検討を進める。さらに、過去の陸別の全観測データから対流圏オゾンやホルムアルデヒド等の大気汚染物質の濃度解析を行い、陸別における大気汚染物質の季節変動や長期変動等の特徴を得た。

This study aims to develop a new method for analyzing the concentration of pollutants in sunlight by infrared spectroscopy, and to analyze the causation of pollutants in sunlight by infrared spectroscopy in the past 20 years. In the beginning of the year, the high resolution energy FTIR was set up in Nagoya to prepare for the new detection. The impact of COVID-19 was delayed by the dispatch of engineers, the exchange of consumables such as He-Ne cooling devices and vacuum pumps for FTIR devices, the adjustment of the internal optical system of the devices, and the completion of maintenance operations. After the test, the device and the control module are connected, and the communication is disabled. Now, the reasons for the problem and the countermeasures are discussed. A part of the solar absorption spectrum was analyzed by using the spectrum analysis method. The number of waves 900cm-1 is used to calculate the number of waves in the absorption range and the resolution error of the flow range. The analysis results of the narrow band of 6.5 cm-1 and the wide band of 25.4 cm-1 are compared. The absorption time of the narrow band is less than that of the wide band. The calculation time of the narrow band is more than 10 times that of the wide band. In the future, the analysis will be carried out in a narrow range except for the part of water vapor absorption, optimization, concentration analysis and optimization. In recent years, the characteristics of seasonal and long-term variations of atmospheric pollutants such as concentration analysis of atmospheric pollutants in different land areas have been obtained.

项目成果

名古屋大学宇宙地球環境研究所

名古屋大学宇宙地球环境研究所

Global Atmospheric OCS Trend Analysis From 22 NDACC Stations

• DOI: 10.1029/2021jd035764
• 发表时间: 2022-02-27
• 期刊: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES
• 影响因子: 4.4
• 作者: Hannigan, James W.;Ortega, Ivan;Wizenberg, Tyler
• 通讯作者: Wizenberg, Tyler

大気圏環境変動研究室

大气环境变化实验室

BIRA-IASB(ベルギー)

BIRA-IASB（比利时）

First ground-based Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer observations of HFC-23 at Rikubetsu, Japan, and Syowa Station, Antarctica

在日本陆别和南极洲昭和站首次用地面傅立叶变换红外 (FTIR) 光谱仪观测 HFC-23

• DOI: 10.5194/amt-14-5955-2021
• 发表时间: 2021
• 期刊: Atmospheric Measurement Techniques
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takeda Masanori;Nakajima Hideaki;Murata Isao;Nagahama Tomoo;Morino Isamu;Toon Geoffrey C.;Weiss Ray F.;Muhle Jens;Krummel Paul B.;Fraser Paul J.;Wang Hsiang-Jui
• 通讯作者: Wang Hsiang-Jui