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

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。