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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17883/
• 关键词: メタン; 同位体比; 放射性同位体; 粒子フィルタ; 温室効果ガス; 炭素循環; 気候変動

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。

METAN (CH4) is the second most important greenhouse effect of diacidified carbon, the short-term reduction effect is high, and the understanding of the global cycle is important for establishing effective emission reduction policies for the world as a whole. In this study, the CH4 concentration in the atmosphere, the CH4 emission source and elimination source information, the CH4 stable carbon·water isotope ratio and the radioactive isotope ratio measurement data, the time-space variation, the numerical value analysis, the global CH4 emission source and elimination source estimation of the optimal value, this paper provides some suggestions. CH4 emission pathway estimation method and CH4 isotope detection usefulness evaluation under different social conditions This year, the global average value of CH4 isotope ratio for the period from 1750 to 2015 is not accurate, and the existing measurement method for CH4 isotope ratio is reconstructed. This paper reviews the advance information of each emission source and elimination source, and the latest literature information and method. The optimization method of CH4 estimation is highly optimized. This paper reviews the estimated value of CH4 in the world and the contribution to international academic journals. The results of the study are as follows: The calculation of CH4 concentration and isotope ratio for future prediction is performed. A quantitative evaluation of CH4 emission sources was performed based on the long-term variation of CH4 emission concentrations and isotope ratios. The latest CH4 emission data is calculated for the 3-D chemical transport data, and the CH4 concentration and isotope ratio are calculated for the 3-D chemical transport data.

项目成果

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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2023
• 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

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryo Fujita;Heather Graven
• 通讯作者: Heather Graven

ANSTO(オーストラリア)

安斯托（澳大利亚）

Isotope (δ13C-CH4, δD-CH4) modelling of CH4 using MIROC4-ACTM

使用 MIROC4-ACTM 对 CH4 进行同位素（δ13C-CH4、δD-CH4）建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Naveen Chandra;Prabir K. Patra;Ryo Fujita;Taku Umezawa;Daisuke Goto;Shinji Morimoto;Thomas Rockmann
• 通讯作者: Thomas Rockmann