- 著者
-
中澤 高清
菅原 敏
岡野 章一
青木 周司
田中 正之
- 出版者
- 東北大学
- 雑誌
- 基盤研究(B)
- 巻号頁・発行日
- 1995
大気中のメタンの循環を解明するために、まず、その安定炭素同位体比を精密に測定する技術を開発した。メタンを二酸化炭素へ変換するために白金-アルミナを用いた自動変換装置を製作し、変換効率が99.9%であることを確認した。また、炭素同位体比の値が既知である精製空気を本装置で精製し、得られた二酸化炭素を質量分析計を用いて分析することによって、総合精度が0.07パ-ミルであることを確認した。使用した大気試料は約3Lであり、従来の研究において必要とされた量の1/5に減ずることができた。本装置を用いて、ロシア中央気象観測局の協力を得てロシア上空の対流圏各層で採取された大気試料を分析し、観測の大きな空白域となっていたこの地域のメタンの炭素同位体比を初めて測定した。特に、湿地と化石燃料起源のメタンが定量的にも明瞭に区別できることを示した。また、日本上空の対流圏で採集された大気試料、および日本上空の成層圏の14km-35km間で採集された大気試料についても分析した。その結果、炭素同位体比は対流圏では約-48‰であり、成層圏においては、濃度とは対照的に高度と共に増加し、35kmで約-38.5‰であることが明らかとなった。このような高度分布の原因を明らかにするために、1次元光化学-拡散モデルを開発し、メタンの炭素同位体比の高度分布を計算したところ、主な成層圏におけるメタンの消滅源はOHとの反応であるが、炭素同位体比の高度分布にとってはC1との反応が特に重要であることが分かった。なお、成層圏でのC1との反応によるメタンの消滅量は10-15%と推定された。さらに、対流圏のメタン収支の解明に炭素同位体比を利用するために、2次元メタン循環モデルに炭素同位体の発生・消滅過程を組み込み、濃度と同位体比の緯度分布を解析することによって、近年の地球表層のメタンの発生量および消滅量を評価した。